挑战一个月基本掌握C++（第六天）了解函数，数字，数组，字符串

一 C++函数

函数是一组一起执行一个任务的语句。每个 C++ 程序都至少有一个函数，即主函数 main() ，所有简单的程序都可以定义其他额外的函数。

您可以把代码划分到不同的函数中。如何划分代码到不同的函数中是由您来决定的，但在逻辑上，划分通常是根据每个函数执行一个特定的任务来进行的。

函数声明告诉编译器函数的名称、返回类型和参数。函数定义提供了函数的实际主体。

C++ 标准库提供了大量的程序可以调用的内置函数。例如，函数 strcat() 用来连接两个字符串，函数 memcpy() 用来复制内存到另一个位置。

函数还有很多叫法，比如方法、子例程或程序，等等。

1.1 定义函数

C++ 中的函数定义的一般形式如下：

return_type function_name( parameter list )
{body of the function
}

在 C++ 中，函数由一个函数头和一个函数主体组成。下面列出一个函数的所有组成部分：

• 返回类型：一个函数可以返回一个值。return_type 是函数返回的值的数据类型。有些函数执行所需的操作而不返回值，在这种情况下，return_type 是关键字 void。
• 函数名称：这是函数的实际名称。函数名和参数列表一起构成了函数签名。
• 参数：参数就像是占位符。当函数被调用时，您向参数传递一个值，这个值被称为实际参数。参数列表包括函数参数的类型、顺序、数量。参数是可选的，也就是说，函数可能不包含参数。
• 函数主体：函数主体包含一组定义函数执行任务的语句。

实例，以下是 max() 函数的源代码。该函数有两个参数 num1 和 num2，会返回这两个数中较大的那个数：

// 函数返回两个数中较大的那个数int max(int num1, int num2) 
{// 局部变量声明int result;if (num1 > num2)result = num1;elseresult = num2;return result; 
}

1.3 函数声明

函数声明会告诉编译器函数名称及如何调用函数。函数的实际主体可以单独定义。

函数声明包括以下几个部分：

return_type function_name( parameter list );

针对上面定义的函数 max()，以下是函数声明：

int max(int num1, int num2);

在函数声明中，参数的名称并不重要，只有参数的类型是必需的，因此下面也是有效的声明：

int max(int, int);

当在一个源文件中定义函数且在另一个文件中调用函数时，函数声明是必需的。在这种情况下，应该在调用函数的文件顶部声明函数。

1.4 调用函数

创建 C++ 函数时，会定义函数做什么，然后通过调用函数来完成已定义的任务。

当程序调用函数时，程序控制权会转移给被调用的函数。被调用的函数执行已定义的任务，当函数的返回语句被执行时，或到达函数的结束括号时，会把程序控制权交还给主程序。

调用函数时，传递所需参数，如果函数返回一个值，则可以存储返回值。例如：

#include <iostream>
using namespace std;// 函数声明
int max(int num1, int num2);int main ()
{// 局部变量声明int a = 100;int b = 200;int ret;// 调用函数来获取最大值ret = max(a, b);cout << "Max value is : " << ret << endl;return 0;
}// 函数返回两个数中较大的那个数
int max(int num1, int num2) 
{// 局部变量声明int result;if (num1 > num2)result = num1;elseresult = num2;return result; 
}

把 max() 函数和 main() 函数放一块，编译源代码。当运行最后的可执行文件时，会产生下列结果：

Max value is : 200

1.5 函数参数

如果函数要使用参数，则必须声明接受参数值的变量。这些变量称为函数的形式参数。

形式参数就像函数内的其他局部变量，在进入函数时被创建，退出函数时被销毁。

当调用函数时，有三种向函数传递参数的方式：

默认情况下，C++ 使用传值调用来传递参数。一般来说，这意味着函数内的代码不能改变用于调用函数的参数。之前提到的实例，调用 max() 函数时，使用了相同的方法。

1.5 参数的默认值

当您定义一个函数，您可以为参数列表中后边的每一个参数指定默认值。当调用函数时，如果实际参数的值留空，则使用这个默认值。

这是通过在函数定义中使用赋值运算符来为参数赋值的。调用函数时，如果未传递参数的值，则会使用默认值，如果指定了值，则会忽略默认值，使用传递的值。请看下面的实例：

#include <iostream>
using namespace std;int sum(int a, int b=20)
{int result;result = a + b;return (result);
}int main ()
{// 局部变量声明int a = 100;int b = 200;int result;// 调用函数来添加值result = sum(a, b);cout << "Total value is :" << result << endl;// 再次调用函数result = sum(a);cout << "Total value is :" << result << endl;return 0;
}

输出：

Total value is :300
Total value is :120

1.6 Lambda 函数与表达式

C++11 提供了对匿名函数的支持,称为 Lambda 函数(也叫 Lambda 表达式)。

Lambda 表达式把函数看作对象。Lambda 表达式可以像对象一样使用，比如可以将它们赋给变量和作为参数传递，还可以像函数一样对其求值。

Lambda 表达式本质上与函数声明非常类似。Lambda 表达式具体形式如下:

[capture](parameters)->return-type{body}

实例：

[](int x, int y){ return x < y ; }

如果没有返回值可以表示为：

[capture](parameters){body}

实例：

[]{ ++global_x; } 

在一个更为复杂的例子中，返回类型可以被明确的指定如下：

[](int x, int y) -> int { int z = x + y; return z + x; }

本例中，一个临时的参数 z 被创建用来存储中间结果。如同一般的函数，z 的值不会保留到下一次该不具名函数再次被调用时。

如果 lambda 函数没有传回值（例如 void），其返回类型可被完全忽略。

在Lambda表达式内可以访问当前作用域的变量，这是Lambda表达式的闭包（Closure）行为。 与JavaScript闭包不同，C++变量传递有传值和传引用的区别。可以通过前面的[]来指定：

[]      // 沒有定义任何变量。使用未定义变量会引发错误。
[x, &y] // x以传值方式传入（默认），y以引用方式传入。
[&]     // 任何被使用到的外部变量都隐式地以引用方式加以引用。
[=]     // 任何被使用到的外部变量都隐式地以传值方式加以引用。
[&, x]  // x显式地以传值方式加以引用。其余变量以引用方式加以引用。
[=, &z] // z显式地以引用方式加以引用。其余变量以传值方式加以引用。

注意，对于[=]或[&]的形式，lambda 表达式可以直接使用 this 指针。但是，对于[]的形式，如果要使用 this 指针，必须显式传入：

[this]() { this->someFunc(); }();

二 C++ 数字

通常，当我们需要用到数字时，我们会使用原始的数据类型，如 int、short、long、float 和 double 等等。这些用于数字的数据类型，其可能的值和数值范围，我们已经在 C++ 数据类型一章中讨论过。

2.1 C++ 定义数字

我们已经在之前章节的各种实例中定义过数字。下面是一个 C++ 中定义各种类型数字的综合实例：

#include <iostream>
using namespace std;int main ()
{// 数字定义short  s;int    i;long   l;float  f;double d;// 数字赋值s = 10;      i = 1000;    l = 1000000; f = 230.47;  d = 30949.374;// 数字输出cout << "short  s :" << s << endl;cout << "int    i :" << i << endl;cout << "long   l :" << l << endl;cout << "float  f :" << f << endl;cout << "double d :" << d << endl;return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

short  s :10
int    i :1000
long   l :1000000
float  f :230.47
double d :30949.4

2.2 C++ 数学运算

在 C++ 中，除了可以创建各种函数，还包含了各种有用的函数供您使用。这些函数写在标准 C 和 C++ 库中，叫做内置函数。您可以在程序中引用这些函数。

C++ 内置了丰富的数学函数，可对各种数字进行运算。下表列出了 C++ 中一些有用的内置的数学函数。

为了利用这些函数，您需要引用数学头文件 <cmath>。

实例：

#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;int main ()
{// 数字定义short  s = 10;int    i = -1000;long   l = 100000;float  f = 230.47;double d = 200.374;// 数学运算cout << "sin(d) :" << sin(d) << endl;cout << "abs(i)  :" << abs(i) << endl;cout << "floor(d) :" << floor(d) << endl;cout << "sqrt(f) :" << sqrt(f) << endl;cout << "pow( d, 2) :" << pow(d, 2) << endl;return 0;
}

输出：

sin(d) :-0.634939
abs(i)  :1000
floor(d) :200
sqrt(f) :15.1812
pow( d, 2 ) :40149.7

2.3 C++随机数

在许多情况下，需要生成随机数。关于随机数生成器，有两个相关的函数。一个是 rand()，该函数只返回一个伪随机数。生成随机数之前必须先调用 srand() 函数。

下面是一个关于生成随机数的简单实例。实例中使用了 time() 函数来获取系统时间的秒数，通过调用 rand() 函数来生成随机数：

#include <iostream>
#include <ctime>
#include <cstdlib>using namespace std;int main ()
{int i,j;// 设置种子srand( (unsigned)time( NULL ) );/* 生成 10 个随机数 */for( i = 0; i < 10; i++ ){// 生成实际的随机数j= rand();cout <<"随机数： " << j << endl;}return 0;
}

输出：

随机数： 1748144778
随机数： 630873888
随机数： 2134540646
随机数： 219404170
随机数： 902129458
随机数： 920445370
随机数： 1319072661
随机数： 257938873
随机数： 1256201101
随机数： 580322989

三 数组

C++ 支持数组数据结构，它可以存储一个固定大小的相同类型元素的顺序集合。数组是用来存储一系列数据，但它往往被认为是一系列相同类型的变量。

数组的声明并不是声明一个个单独的变量，比如 number0、number1、...、number99，而是声明一个数组变量，比如 numbers，然后使用 numbers[0]、numbers[1]、...、numbers[99] 来代表一个个单独的变量。数组中的特定元素可以通过索引访问。

所有的数组都是由连续的内存位置组成。最低的地址对应第一个元素，最高的地址对应最后一个元素。

3.1 声明数组

在 C++ 中要声明一个数组，需要指定元素的类型和元素的数量，如下所示：

type arrayName [ arraySize ];

这叫做一维数组。arraySize 必须是一个大于零的整数常量，type 可以是任意有效的 C++ 数据类型。例如，要声明一个类型为 double 的包含 10 个元素的数组 balance，声明语句如下：

double balance[10];

现在 balance 是一个可用的数组，可以容纳 10 个类型为 double 的数字。

3.2 初始化数组

在 C++ 中，您可以逐个初始化数组，也可以使用一个初始化语句，如下所示：

double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};

大括号 { } 之间的值的数目不能大于我们在数组声明时在方括号 [ ] 中指定的元素数目。

如果您省略掉了数组的大小，数组的大小则为初始化时元素的个数。因此，如果：

double balance[] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};

您将创建一个数组，它与前一个实例中所创建的数组是完全相同的。下面是一个为数组中某个元素赋值的实例：

balance[4] = 50.0;

上述的语句把数组中第五个元素的值赋为 50.0。所有的数组都是以 0 作为它们第一个元素的索引，也被称为基索引，数组的最后一个索引是数组的总大小减去 1。以下是上面所讨论的数组的的图形表示：

 3.3 访问数组元素

数组元素可以通过数组名称加索引进行访问。元素的索引是放在方括号内，跟在数组名称的后边。例如：

double salary = balance[9];

上面的语句将把数组中第 10 个元素的值赋给 salary 变量。下面的实例使用了上述的三个概念，即，声明数组、数组赋值、访问数组：

#include <iostream>
using namespace std;#include <iomanip>
using std::setw;int main ()
{int n[ 10 ]; // n 是一个包含 10 个整数的数组// 初始化数组元素          for ( int i = 0; i < 10; i++ ){n[ i ] = i + 100; // 设置元素 i 为 i + 100}cout << "Element" << setw( 13 ) << "Value" << endl;// 输出数组中每个元素的值                     for ( int j = 0; j < 10; j++ ){cout << setw( 7 )<< j << setw( 13 ) << n[ j ] << endl;}return 0;
}

上面的程序使用了  setw() 来格式化输出。当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果:

Element        Value0          1001          1012          1023          1034          1045          1056          1067          1078          1089          109

3.4 C++中数组详解

在 C++ 中，数组是非常重要的，我们需要了解更多有关数组的细节。下面列出了 C++ 程序员必须清楚的一些与数组相关的重要概念：

四 字符串

C++ 提供了以下两种类型的字符串表示形式：

• C 风格字符串
• C++ 引入的 string 类类型

4.1 C风格字符串

C 风格的字符串起源于 C 语言，并在 C++ 中继续得到支持。字符串实际上是使用 null 字符 \0 终止的一维字符数组。因此，一个以 null 结尾的字符串，包含了组成字符串的字符。

下面的声明和初始化创建了一个 RUNOOB 字符串。由于在数组的末尾存储了空字符，所以字符数组的大小比单词 RUNOOB 的字符数多一个。

char site[7] = {'p', 'h', 'O', 'n', 'e', '\0'};

依据数组初始化规则，可以把上面的语句写成以下语句：

char site[] = "phone";

C++ 中有大量的函数用来操作以 null 结尾的字符串:

string str1 = "CSDN";
string str2 = "google";
string str = str1 + str2;

下面的实例使用了上述的一些函数：

#include <iostream>
#include <cstring>using namespace std;int main ()
{char str1[13] = "csdn";char str2[13] = "google";char str3[13];int  len ;// 复制 str1 到 str3strcpy( str3, str1);cout << "strcpy( str3, str1) : " << str3 << endl;// 连接 str1 和 str2strcat( str1, str2);cout << "strcat( str1, str2): " << str1 << endl;// 连接后，str1 的总长度len = strlen(str1);cout << "strlen(str1) : " << len << endl;return 0;
}

输出：

strcpy( str3, str1) : csdn
strcat( str1, str2): csdngoogle
strlen(str1) : 12

4.2 C++ 中的String类

C++ 标准库提供了 string 类类型，支持上述所有的操作，另外还增加了其他更多的功能。我们将学习 C++ 标准库中的这个类，现在让我们先来看看下面这个实例：

现在您可能还无法透彻地理解这个实例，因为到目前为止我们还没有讨论类和对象。所以现在您可以只是粗略地看下这个实例，等理解了面向对象的概念之后再回头来理解这个实例。

#include <iostream>
#include <string>using namespace std;int main ()
{string str1 = "csdn";string str2 = "google";string str3;int  len ;// 复制 str1 到 str3str3 = str1;cout << "str3 : " << str3 << endl;// 连接 str1 和 str2str3 = str1 + str2;cout << "str1 + str2 : " << str3 << endl;// 连接后，str3 的总长度len = str3.size();cout << "str3.size() :  " << len << endl;return 0;
}

输出：

str3 : csdn
str1 + str2 : csdngoogle
str3.size() :  12

内容参考摘录于：C++ 字符串 | 菜鸟教程