程序中的函數(shù)應(yīng)用

在程序設(shè)計語言的北京網(wǎng)站制作發(fā)展過程中，過程抽象是一個重要且具有里程碑作用的概念。過程抽象是指在程序中可以將一個語句序列寫成一個具有名稱和參數(shù)的子程序，然后在需要的地方進(jìn)行調(diào)用，它實現(xiàn)了對計算過程的抽象和對代碼的重用。

人們在求解一個復(fù)雜問題時，通常采用的是逐步分解、分而治之的方法，也就是把一個復(fù)雜的大問題分解成若干個比較容易求解的小問題，然后分別求解。類似地，程序員在設(shè)計一個復(fù)雜的程序時，往往也是把整個程序劃分成若干個功能較為單一且相對獨立的子程序，然后分別予以實現(xiàn)，最后再把所有的子程序像搭積木一樣裝配起來。

過程和函數(shù)是兩類不同的子程序。一個過程是參數(shù)化計算的語句序列，一般沒有返回值。函數(shù)在結(jié)構(gòu)上類似于過程，但一個函數(shù)通常有一個返回值.在C,C++等語言中，過程和函數(shù)被統(tǒng)一為函數(shù)這一種形式。

在程序中使用函數(shù)時，需要定義函數(shù)和調(diào)用函數(shù)。每種程序設(shè)計語言都會提供關(guān)于函數(shù)定義和調(diào)用的相應(yīng)規(guī)則。函數(shù)定義描述了函數(shù)做什么和怎么做，函數(shù)調(diào)用則是使用已經(jīng)定義的函數(shù)。

1.函數(shù)定義

一個函數(shù)的定義通常由兩部分構(gòu)成:函數(shù)首部和函數(shù)體。函數(shù)首部給出了一個契約說明了如何使用一個函數(shù);P數(shù)體則用語句描述了函數(shù)的具體功能和實現(xiàn)細(xì)節(jié)。函數(shù)定義的一般格式是：

返回值的類型函數(shù)名(形參表)，/函數(shù)首部
{
函數(shù)體;
}
數(shù)首部說明了函數(shù)返回值的數(shù)據(jù)類型、函數(shù)的名字和函數(shù)運行時所需的參數(shù)(稱為形參)及其類型。函數(shù)所實現(xiàn)的功能在函數(shù)體部分描述。

2.函數(shù)調(diào)用

在一個函數(shù)(稱為調(diào)用函數(shù))中需要使用另一個函數(shù)(稱為被調(diào)用函數(shù))已經(jīng)實現(xiàn)的功能時，便以名字和參數(shù)進(jìn)行調(diào)用，稱為函數(shù)調(diào)用。在使用一個函數(shù)時，只要知道如何調(diào)用就可以了，并不需要關(guān)心被調(diào)用函數(shù)的內(nèi)部實現(xiàn)。因此，調(diào)用函數(shù)需要給出被調(diào)用函數(shù)的名字、向被調(diào)用函數(shù)傳遞的參數(shù)(實參)以及如何處理返回值等。

函數(shù)調(diào)用的一般形式為：

函數(shù)名(實參表);

實現(xiàn)函數(shù)調(diào)用時，系統(tǒng)要作一系列的處理，包括保存現(xiàn)場、實參傳遞、控制轉(zhuǎn)人被調(diào)用函數(shù)等，調(diào)用完成后需要恢復(fù)現(xiàn)場、傳遞返回值、控制轉(zhuǎn)回調(diào)用函數(shù)。

表7-4是一個函數(shù)定義和函數(shù)調(diào)用的例子，其中，函數(shù)power的功能是求解實數(shù)x的k次方。

函數(shù)調(diào)用的含義如圖7-7所示，其中，調(diào)用函數(shù)caller在其語句“y = power(a,4);”中調(diào)用了函數(shù)power.因此，在caller的執(zhí)行過程中，執(zhí)行到該函數(shù)調(diào)用時，將實參a和4的值傳遞給形參x和k，控制流轉(zhuǎn)人函數(shù)power開始執(zhí)行，遇到return p時計算返回值，power執(zhí)行結(jié)束.此后，控制流再返回調(diào)用函數(shù)caller并將返回值傳給y，接著執(zhí)行caller中“Y=power(a,4) ;”之后的語句。

3.參數(shù)與參數(shù)傳遞

在程序中使用函數(shù)時，參數(shù)起著調(diào)用函數(shù)與被調(diào)用函數(shù)之間的信息傳遞作用。通常有兩類參數(shù):形式參數(shù)和實際參數(shù)。形式參數(shù)(Parameter，簡稱為形參)出現(xiàn)在函數(shù)定義時的函數(shù)首部，在形式上以代表著某些量的特征參數(shù)的方式出現(xiàn);實際參數(shù)(Argument，簡稱為實參)出現(xiàn)在函數(shù)調(diào)用中，它們對應(yīng)于形式參數(shù)的具體內(nèi)容。

例如，在前面關(guān)于函數(shù)power的定義中，函數(shù)首部為“double power(double x, int k)",其中，x和k就是形參。函數(shù)調(diào)用power(3. 5,4)實現(xiàn)計算3. 54 , 3.5和4則是實參.函數(shù)調(diào)用power(a, m)則實現(xiàn)計算am， a和m是實參，需將實參變量a的值傳遞給形參x，實參變量m的值傳遞給形參k。在調(diào)用時.實參a和m必須具有確定的值。

函數(shù)的實參與形參是相對應(yīng)的。實現(xiàn)函數(shù)調(diào)用時，實參要向形參傳遞值。參數(shù)傳遞指的是在函數(shù)調(diào)用時實參與形參的匹配動作。如果由實參向形參傳遞值，相應(yīng)的調(diào)用就稱為傳優(yōu)調(diào)用;如果傳遞的是實參的地址(或者通過引用傳遞)，則稱為引用調(diào)用。下面以實現(xiàn)兩個整型變It交換值的函數(shù)為例，簡要說明傳值調(diào)用和引用調(diào)用方式下的參數(shù)傳遞問題，其中swapl采用的是傳值調(diào)用，swap2采用的是引用調(diào)用，它們的定義和調(diào)用如表7-5所示。
在傳值調(diào)用方式中，形參將取得實參的值。在這種方式下，形參與實參分別對應(yīng)不同的存儲單元.以函數(shù)swapl為例，在函數(shù)調(diào)用語句swapl (a, b)得到執(zhí)行之前，系統(tǒng)還沒有為形參分配存儲單元，如圖7-8(a)所示。函數(shù)調(diào)用語句執(zhí)行時，系統(tǒng)為形參x,y分配存儲單元，實參a和b的值分別傳遞給形參x和y。在函數(shù)swapl執(zhí)行時，確實將x和y的值作了交換，但此時x與a無關(guān)、y與b無關(guān)，所以a和b的值并沒有得到交換，如圖7-8 (c)所示.實際卜，被調(diào)用函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后，形參的存儲空間就被系統(tǒng)回收了。




在引用調(diào)用方式下，形參表示的是實參的存儲位置，形參可以看成是實參之存儲位置的代名詞。因此，在函數(shù)swap2中，交換x與Y的值就等同于交換a與b的值，調(diào)用結(jié)束后實現(xiàn)了對a和b值的交換處理。

4.標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)

編寫程序時，并不需要也不應(yīng)當(dāng)一切都從頭開始，而應(yīng)當(dāng)盡可能地利用前人的成果，以提高開發(fā)的速度和質(zhì)量。為此，每種程序設(shè)計語言在發(fā)布時都包含了一些隨程序開發(fā)環(huán)境提供的函數(shù)庫，供編程人員開發(fā)程序時調(diào)用，如C語言的標(biāo)準(zhǔn)庫等。由編譯程序開發(fā)商和第三方提供的函數(shù)庫，實現(xiàn)了許多公用的或常用的功能，這些函數(shù)在準(zhǔn)確性、高效性和可移植性方面更有保證。

存放在函數(shù)庫中的函數(shù)稱為庫函數(shù).庫函數(shù)具有明確的功能、人口參數(shù)和返回值。

函數(shù)庫以文件方式提供。例如，擴展名為lib或dll的文件通常就是某種函數(shù)庫。