C++学习系列（3）：C++函数与作用域

C++学习系列（3）：C++函数与作用域

1. 前言

在前两篇文章中，我们学习了 C++ 基础语法 和 控制流语句。本篇博客将深入学习 C++ 的函数 和 变量作用域，主要内容包括：

• 函数的定义与调用
• 值传递与引用传递
• 函数的重载
• 递归函数
• 变量的作用域

掌握函数的使用可以让代码更清晰、更模块化，提高程序的可读性和复用性。🚀

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2. C++ 函数的基本概念

2.1 函数的定义

在 C++ 中，函数的基本结构如下：

返回值类型 函数名(参数列表) {
    函数体;
    return 返回值;
}

例如，一个简单的加法函数：

#include <iostream>

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

int main() {
    int sum = add(3, 5);
    std::cout << "3 + 5 = " << sum << std::endl;
    return 0;
}

📌 注意事项

1. 返回值类型：函数必须指定返回值类型，如 int、double，如果没有返回值，则用 void。
2. 参数列表：参数可以有多个，也可以没有（void）。
3. 函数调用：在 main() 或其他函数中调用已定义的函数。

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2.2 函数的声明与定义

在 C++ 中，函数可以先声明后定义：

#include <iostream>

// 函数声明
int multiply(int a, int b);

int main() {
    std::cout << "5 * 4 = " << multiply(5, 4) << std::endl;
    return 0;
}

// 函数定义
int multiply(int a, int b) {
    return a * b;
}

📌 为什么需要函数声明？

• 如果函数的定义写在 main() 之后，编译器在 main() 里找不到 multiply()，会报错。
• 通过 函数声明 (int multiply(int a, int b);)，告诉编译器这个函数存在，稍后定义。

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3. 函数参数的传递方式

3.1 值传递

值传递 方式下，函数会创建参数的副本，原始数据不会被修改：

#include <iostream>

void modifyValue(int x) {
    x = 100;  // 修改的是副本，不影响外部变量
}

int main() {
    int a = 5;
    modifyValue(a);
    std::cout << "a = " << a << std::endl;  // 输出：a = 5
    return 0;
}

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3.2 引用传递

引用传递 直接修改原始数据：

#include <iostream>

void modifyValue(int &x) {
    x = 100;  // 修改的是原始变量
}

int main() {
    int a = 5;
    modifyValue(a);
    std::cout << "a = " << a << std::endl;  // 输出：a = 100
    return 0;
}

📌 区别

• 值传递：不会修改原始变量（安全但低效）。
• 引用传递：可以修改原始变量（高效但要注意安全性）。

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4. 函数重载

函数重载 允许在同一作用域内定义 多个同名函数，但参数列表必须不同。

4.1 基本示例

#include <iostream>

// 整数相加
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

// 浮点数相加
double add(double a, double b) {
    return a + b;
}

int main() {
    std::cout << "add(3, 5) = " << add(3, 5) << std::endl;        // 调用 int 版本
    std::cout << "add(2.5, 3.7) = " << add(2.5, 3.7) << std::endl; // 调用 double 版本
    return 0;
}

📌 注意

• 返回值不同不构成重载，必须参数列表不同。
• 编译器根据 参数类型 自动选择合适的函数。

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5. 递归函数

递归函数 指 调用自身 的函数，适用于数学计算，如 阶乘、斐波那契数列 等。

5.1 递归求阶乘

#include <iostream>

int factorial(int n) {
    if (n == 0) return 1;  // 递归终止条件
    return n * factorial(n - 1);
}

int main() {
    std::cout << "5! = " << factorial(5) << std::endl;  // 5! = 120
    return 0;
}

📌 递归的关键点

• 终止条件（避免无限递归）。
• 每次递归要缩小问题规模。

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6. 变量的作用域

6.1 局部变量

局部变量只能在 函数或代码块内部 访问：

#include <iostream>

void test() {
    int x = 10;  // 仅在 test() 函数内可用
}

int main() {
    // std::cout << x; // ❌ 错误：x 在 test() 内部，main() 不能访问
    return 0;
}

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6.2 全局变量

全局变量定义在所有函数外部，所有函数都能访问：

#include <iostream>

int globalVar = 100;  // 全局变量

void printGlobal() {
    std::cout << "globalVar = " << globalVar << std::endl;
}

int main() {
    printGlobal();  // 输出 globalVar = 100
    return 0;
}

📌 注意

• 全局变量的生命周期 贯穿整个程序。
• 全局变量修改会影响所有使用它的函数，需要谨慎使用。

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6.3 静态变量

静态变量 使用 static 关键字，它的值在函数调用之间 保持不变：

#include <iostream>

void counter() {
    static int count = 0;  // 静态变量
    count++;
    std::cout << "调用次数: " << count << std::endl;
}

int main() {
    counter();
    counter();
    counter();
    return 0;
}

运行结果：

调用次数: 1
调用次数: 2
调用次数: 3

📌 静态变量的特点

• 只初始化一次，后续函数调用不会重新初始化。

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7. 小结与展望

在本篇博客中，我们学习了：
✅ 函数的定义与调用
✅ 值传递与引用传递
✅ 函数重载
✅ 递归函数
✅ 变量的作用域（局部、全局、静态）

在下一篇 C++学习系列（4） 中，我们将学习 C++ 数组和指针，敬请期待！💡

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