C/C++ 基础笔记（七）

本篇核心知识：函数基础、参数传递、函数重载、内联函数、函数指针、匿名函数、多文件编程、递归

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一、函数基础（定义 / 调用 / 声明）

概念

函数是完成特定功能的代码块，可重复调用，提高代码复用性与可读性。

特性

1. 定义格式：返回值类型 函数名(形参列表) { 函数体(返回值) }

   • 返回值：函数执行结果，void表示无返回值

   • 形参：定义时的占位参数，不可在定义时给默认参数；实参：调用时传入的真实值

   • 函数可以不含形参列表，即无参函数

2. 函数声明：必须调用前声明，格式返回值类型 函数名(形参列表);，允许定义后置

   • 默认参数：仅写在声明中，从右往左赋值，不可重复定义

     例如：int fun(int,int=10) //带默认值的参数必须放在形参列表靠右位置

3. 调用流程：

   1. 程序执行到调用处，转入被调函数

   2. 为形参分配临时内存，实参从左到右初始化形参

   3. 执行函数体，return带回结果并结束函数

   4. 回到主调函数继续执行，释放形参内存

4. 全局变量与局部变量 ：局部变量可以隐藏全局变量，在有同名全局变量和局部变量的情形时，可以用作用域解析运算符 ::提供对全局变量的访问。

   int a = 100;  // 全局变量a 
   void test() {    
       int a = 20; // 局部变量隐藏全局变量    
       cout << a << endl;      // 输出20，访问局部    
       cout << ::a << endl;    // 输出100，:: 访问全局 
   }

5. 自定义函数内static定义的参数，不会随着多次调用被重新赋值

   int fac(int n){
   static int f=1; //static定义的int变量f，类似于函数范围内的全局变量
   f=f*n;
   return f;
   }
   main(){
   int i;
   for(i=1;i<=5;i++)
   printf("%d!=%d\n",i,fac(i));//输出1到5的阶乘（1!=1\n 2!=2\n 3!=6\n...... 5!=120\n)
   }

代码示例

// 函数声明（含默认参数）
int add(int a, int b = 0);
​
// 函数定义
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}
​
// 函数调用
int res = add(5); // b取默认值0，结果5

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二、参数传递（三种方式）

概念

实参向形参传递数据的规则，决定函数内操作是否影响外部变量。

特性

1. 值传递（默认）

• 特点：传递实参副本，修改形参不影响原变量

• 适用：仅使用值、无需修改原数据

2. 地址传递（传指针）

• 特点：传递变量地址，通过指针可修改原变量值

• 适用：需修改外部变量、传递大数据

3. 引用传递（C++ 独有）

• 概念：引用是变量别名，同一块内存空间

• 特点：修改引用即改原变量，无需解引用

• 定义：int &别名 = 原变量;，绑定后不可更改

4. 数组传参

• 数组名传参自动退化为指针，丢失长度，需额外传长度参数

• 函数内修改数组元素会影响外部原数组

代码示例

// 值传递
void swap1(int a, int b) {
    int t = a; a = b; b = t;
}
​
// 地址传递
void swap2(int *a, int *b) {
    int t = *a; *a = *b; *b = t;
}
​
// 引用传递
void swap3(int &a, int &b) {
    int t = a; a = b; b = t;
}
​
// 数组传参
void printArr(int arr[], int len) {
    for(int i=0; i<len; i++) cout << arr[i] << " ";
}

相似概念比较：值传递 vs 地址传递 vs 引用传递

• 值传递：副本隔离，安全不影响原值。

• 地址传递：通过指针改原值，需解引用。

• 引用传递：别名直接改原值，语法简洁（C++）。

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三、函数重载（C++）

概念

同一作用域内，同名函数、参数列表不同，实现多态调用。

特性

1. 区分依据：参数个数 / 类型 / 顺序 ，返回值不参与区分

2. 调用规则：按实参类型精确匹配

3. 易错点：默认参数 + 重载易引发歧义，需避免

代码示例

// 重载函数
int calc(int a) { return a * 2; }
int calc(int a, int b) { return a + b; }
double calc(double a) { return a * 3; }
​
// 调用匹配
cout << calc(5) << endl;    // 调用int calc(int)
cout << calc(2,3) << endl;  // 调用int calc(int,int)

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四、内联函数（inline）

概念

C++中用inline修饰的函数，编译时直接展开函数体，减少调用开销。

特性

1. 关键字：inline，声明 / 定义时均可加

2. 原理：内存膨胀，空间换时间，避免函数跳转、栈帧创建开销

3. 适用场景：短小、频繁调用的函数

4. 限制：复杂函数（递归、循环多）不宜内联

代码示例

// 内联函数
inline int square(int x) {
    return x * x;
}
​
// 调用时直接展开为x*x，无函数跳转
int s = square(4);

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五、函数指针

概念

指向函数的指针，存储函数入口地址，可间接调用函数。

特性

1. 定义格式：返回值类型 (*指针名)(参数类型列表);

2. 调用方式：指针名(实参) 或 (*指针名)(实参)

3. 用途：回调函数、多态实现、函数数组

代码示例

// 目标函数
int max(int a, int b) { return a > b ? a : b; }
​
// 定义函数指针
int (*pFun)(int, int) = max;
​
// 调用函数
cout << pFun(3,5) << endl; // 输出5

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六、匿名函数（lambda表达式，C++11+）

概念

无需命名的临时函数，用于简单功能、捕获外部变量。

（禁止在一个函数内定义另一个函数，因此在一个函数内可以通过匿名函数定义新的函数）

特性

1. 格式：[捕获方式](参数)->返回值{函数体}

2. 捕获方式：

   • [变量]：值捕获（只读）

   • [&变量]：引用捕获（可修改）

   • [=]：值捕获所有外部变量（只读）

   • [&]：引用捕获所有外部变量（可修改）

代码示例

int main(){
    int x = 10;
    // 匿名函数：捕获x，传入a，输出x+a
    auto add = [x](int a) { return x + a; };
    cout << add(5) << endl; // 输出10 + 5
}

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七、多文件编程

概念

将代码拆分到多个文件，便于维护、复用，由头文件（.h）和源文件（.cpp）组成。

特性

1. 头文件（.h） ：存放函数声明、宏、全局变量声明；用#pragma once防止重复定义

2. 源文件（.cpp）：存放函数实现、全局变量定义；包含对应头文件

3. 规则 ：全局变量仅定义一次，头文件只声明、不定义

代码示例

// 头文件：fun.h
#pragma once
int add(int a, int b);

// 源文件：fun.cpp
#include "fun.h"
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

// 主文件：main.cpp
#include "fun.h"
int main() {
    cout << add(1,2) << endl;
    return 0;
}

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八、递归

概念

函数直接或间接调用自身，解决重复性、分治类问题。

特性

1. 两大要素：

   • 递归出口：结束条件，避免无限递归

   • 递归调用：向出口靠近，逐步简化问题

2. 执行过程：层层深入调用，满足出口后逐层返回

3. 适用场景：阶乘、斐波那契数列、扫雷翻开格子等

代码示例

// 递归求阶乘
int factorial(int n) {
    if(n == 1) return 1; // 递归出口
    return n * factorial(n-1); // 递归调用
}

// 调用
cout << factorial(5) << endl; // 输出120