C++ 第 11 课：函数返回值与 return

上一课标准答案：

1. Hi 会输出 2 次

2. 输出：

   5

3. 有 2 个参数：

   int joint
   double angle

其中 joint 是 int，angle 是 double。

moveJoint(2, 30.5);

表示调用 moveJoint 函数，并把：

2    → joint
30.5 → angle

传进去。

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第 11 课：函数返回值与 return

上一课我们学的函数主要是：

void moveJoint()
{
}

这种函数只负责：

做事情

但有时候我们希望函数：

算出一个结果，然后把结果交回来。

例如机械臂控制里：

目标角度 = 50°
当前角度 = 20°

误差 = ?

我们可以让一个函数专门计算误差。

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1. 先看第一个有返回值的函数

double calculateError(double target, double current)
{
    double error = target - current;

    return error;
}

先别急，我们一点点拆。

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2. 为什么这里不是 void？

上一课：

void stopRobot()

void 表示：

这个函数不需要返回结果。

现在：

double calculateError(...)

前面是：

double

意思变成：

这个函数执行完后，会返回一个 double 类型的结果。

也就是：

double calculateError(...)
↑
这个函数最终要交回来一个小数

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3. return 是什么？

看：

return error;

可以理解成：

把 error 的值作为函数结果交回去。

例如：

double calculateError(double target, double current)
{
    double error = target - current;

    return error;
}

如果调用：

calculateError(50.0, 20.0);

函数内部：

target = 50.0
current = 20.0

于是：

double error = target - current;

就是：

error = 50 - 20
      = 30

最后：

return error;

相当于：

把 30.0 交回调用函数的位置。

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4. 返回到哪里？

这是非常重要的一点。

看：

double result = calculateError(50.0, 20.0);

你可以把右边：

calculateError(50.0, 20.0)

想象成最终会变成：

30.0

所以整句话最终相当于：

double result = 30.0;

于是：

result
┌──────┐
│ 30.0 │
└──────┘

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5. 用"机器"理解函数返回值

你可以把：

calculateError

想成一台计算机器。

输入：

target = 50
current = 20

经过：

50 - 20

输出：

30

所以：

50 ─────┐
        ├──→ calculateError ───→ 30
20 ─────┘

这就是：

输入参数 → 函数处理 → 返回结果

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6. 完整程序

#include <iostream>

double calculateError(double target, double current)
{
    double error = target - current;

    return error;
}

int main()
{
    double result = calculateError(50.0, 20.0);

    std::cout << result << std::endl;

    return 0;
}

最终输出：

30

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7. 程序到底怎么跳来跳去？

这个要理解。

程序先进入：

main()

执行：

double result = calculateError(50.0, 20.0);

这时程序发现：

我要调用 calculateError。

于是：

main
 ↓
调用 calculateError
 ↓
target = 50
current = 20
 ↓
计算 error = 30
 ↓
return 30
 ↓
回到 main
 ↓
result = 30

然后继续：

std::cout << result << std::endl;

输出：

30

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8. 其实可以直接 return

刚才写：

double calculateError(double target, double current)
{
    double error = target - current;

    return error;
}

也可以直接写：

double calculateError(double target, double current)
{
    return target - current;
}

因为：

target - current

本身就已经能算出结果。

例如：

50 - 20 = 30

直接：

return 30;

完全可以。

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9. 为什么有时候还要先创建 error？

因为复杂程序里，中间变量往往更容易看懂。

例如：

double error = target - current;
return error;

比直接写：

return target - current;

稍微长一点，但：

调试时更容易观察 error 到底是多少。

初学阶段你可以多用中间变量。

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10. 返回类型必须对应

比如：

double calculateError(...)

说明：

这个函数承诺返回 double。

所以：

return error;

最好也是一个能表示为 double 的值。

类似：

int getJointNumber()
{
    return 3;
}

这里：

int

对应：

return 3;

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11. 再看 bool 返回值

函数不一定返回数字。

例如我们想判断机械臂角度是否合法：

bool isAngleValid(double angle)
{
    return angle >= -90.0 && angle <= 90.0;
}

这里返回类型：

bool

所以最后返回：

true

或者：

false

例如：

bool valid = isAngleValid(45.0);

里面判断：

45 >= -90
并且
45 <= 90

都成立。

所以：

valid = true

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12. 这在机器人代码里非常常见

以后你可能看到：

bool isConnected()

意思大概率是：

检查设备是否连接，并返回 true / false。

例如：

if (isConnected())
{
    std::cout << "Robot connected" << std::endl;
}

你现在已经能理解这段代码的核心：

调用 isConnected()
↓
它返回 true 或 false
↓
if 根据这个结果决定是否进入

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13. 函数返回值可以直接参加运算

比如：

double getAngle()
{
    return 30.0;
}

那么：

double result = getAngle() + 10.0;

相当于：

double result = 30.0 + 10.0;

所以：

result = 40.0

这点以后非常重要。

因为函数调用看起来是一串文字：

calculateIK(...)

但它最终可能代表一个计算结果。

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14. return 后面的代码通常不会再执行

看：

int test()
{
    return 5;

    std::cout << "Hello" << std::endl;
}

执行到：

return 5;

时，函数已经结束并返回了。

所以下面的：

std::cout << "Hello" << std::endl;

不会执行。

可以理解成：

return
=
交出结果 + 离开当前函数

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15. 所以 return 有两个作用

例如：

return error;

可以理解为：

1. 把 error 作为结果交回去
2. 当前函数执行结束

这点很重要。

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16. void 里能不能有 return？

可以出现：

return;

但后面没有返回值。

例如：

void checkAngle(double angle)
{
    if (angle > 90.0)
    {
        return;
    }

    std::cout << "Angle OK" << std::endl;
}

如果：

angle > 90

就：

return;

直接结束函数。

但因为这是：

void

函数，所以不返回具体数据。

这个现在先认识即可。

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17. 一个机械臂 PID 雏形

以后 PID 会反复使用：

误差 = 目标值 - 当前值

现在我们已经可以封装成函数：

double calculateError(double target, double current)
{
    return target - current;
}

然后：

int main()
{
    double target = 90.0;
    double current = 65.0;

    double error = calculateError(target, current);

    std::cout << error << std::endl;

    return 0;
}

结果：

25

你以后学 PID 时可能会看到：

double error = target - current;
double output = kp * error;

现在这些基础已经开始接上了。

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18. 再进一步：函数调用函数

函数里面还可以调用其他函数。

例如：

double calculateError(double target, double current)
{
    return target - current;
}

void controlJoint(double target, double current)
{
    double error = calculateError(target, current);

    std::cout << error << std::endl;
}

然后：

int main()
{
    controlJoint(50.0, 20.0);

    return 0;
}

逻辑是：

main
↓
controlJoint
↓
calculateError
↓
返回30
↓
controlJoint得到error=30
↓
输出30
↓
回到main

真实机器人程序就是这样一层一层组织起来的。

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19. 现在总结函数的三个部分

例如：

double calculateError(double target, double current)
{
    return target - current;
}

可以拆成：

double
↓
返回值类型

calculateError
↓
函数名字

(double target, double current)
↓
参数

return target - current;
↓
返回结果

所以一个函数可以想象成：

返回类型  函数名(输入参数)
{
    处理过程

    return 结果;
}

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本课小练习

第 1 题

int add(int a, int b)
{
    return a + b;
}

调用：

int result = add(3, 4);

result 是多少？

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第 2 题

double getAngle()
{
    return 45.5;
}

这里函数：

• 返回值类型是什么？
• 返回的值是多少？

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第 3 题

bool isPositive(int number)
{
    return number > 0;
}

调用：

bool result = isPositive(-3);

最后 result 是 true 还是 false？

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第 4 题

用自己的话解释：

double error = calculateError(80.0, 50.0);

下一课我们继续函数，但会讲一个以后非常容易混淆、也非常关键的问题：