人們?cè)谇蠼庖粋€(gè)復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，通常采用的是逐步分解、分而治之的方法，也就是把一個(gè)復(fù)雜的大問(wèn)題分解成若干個(gè)比較容易求解的小問(wèn)題，然后分別求解。類(lèi)似地，程序員在設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)雜的程序時(shí)，往往也是把整個(gè)程序劃分成若干個(gè)功能較為單一且相對(duì)獨(dú)立的子程序，然后分別予以實(shí)現(xiàn)，最后再把所有的子程序像搭積木一樣裝配起來(lái)。
過(guò)程和函數(shù)是兩類(lèi)不同的子程序。一個(gè)過(guò)程是參數(shù)化計(jì)算的語(yǔ)句序列，一般沒(méi)有返回值。函數(shù)在結(jié)構(gòu)上類(lèi)似于過(guò)程，但一個(gè)函數(shù)通常有一個(gè)返回值.在C,C++等語(yǔ)言中，過(guò)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(shí)，需要定義函數(shù)和調(diào)用函數(shù)。每種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言都會(huì)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(gè)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(gè)契約說(shuō)明了如何使用一個(gè)函數(shù);P數(shù)體則用語(yǔ)句描述了函數(shù)的具體功能和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。函數(shù)定義的一般格式是：
返回值的類(lèi)型函數(shù)名(形參表)，/函數(shù)首部
{
函數(shù)體;
}
數(shù)首部說(shuō)明了函數(shù)返回值的數(shù)據(jù)類(lèi)型、函數(shù)的名字和函數(shù)運(yùn)行時(shí)所需的參數(shù)(稱(chēng)為形參)及其類(lèi)型。函數(shù)所實(shí)現(xiàn)的功能在函數(shù)體部分描述。
2.函數(shù)調(diào)用
在一個(gè)函數(shù)(稱(chēng)為調(diào)用函數(shù))中需要使用另一個(gè)函數(shù)(稱(chēng)為被調(diào)用函數(shù))已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的功能時(shí)，便以名字和參數(shù)進(jìn)行調(diào)用，稱(chēng)為函數(shù)調(diào)用。在使用一個(gè)函數(shù)時(shí)，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(shí)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(shí)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(shí)參表);
實(shí)現(xiàn)函數(shù)調(diào)用時(shí)，系統(tǒng)要作一系列的處理，包括保存現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)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(chǎng)、傳遞返回值、控制轉(zhuǎn)回調(diào)用函數(shù)。
表7-4是一個(gè)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(shí)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(yǔ)句“y = power(a,4);”中調(diào)用了函數(shù)power.因此，在caller的執(zhí)行過(guò)程中，執(zhí)行到該函數(shù)調(diào)用時(shí)，將實(shí)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(kāi)始執(zhí)行，遇到return p時(shí)計(jì)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(yǔ)句。
3.參數(shù)與參數(shù)傳遞
在程序中使用函數(shù)時(shí)，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(lèi)參數(shù):形式參數(shù)和實(shí)際參數(shù)。形式參數(shù)(Parameter，簡(jiǎn)稱(chēng)為形參)出現(xiàn)在函數(shù)定義時(shí)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(shí)際參數(shù)(Argument，簡(jiǎn)稱(chēng)為實(shí)參)出現(xiàn)在函數(shù)調(diào)用中，它們對(duì)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(shí)現(xiàn)計(jì)算3. 54 , 3.5和4則是實(shí)參.函數(shù)調(diào)用power(a, m)則實(shí)現(xiàn)計(jì)算am， a和m是實(shí)參，需將實(shí)參變量a的值傳遞給形參x，實(shí)參變量m的值傳遞給形參k。在調(diào)用時(shí).實(shí)參a和m必須具有確定的值。
函數(shù)的實(shí)參與形參是相對(duì)應(yīng)的。實(shí)現(xiàn)函數(shù)調(diào)用時(shí)，實(shí)參要向形參傳遞值。參數(shù)傳遞指的是在函數(shù)調(diào)用時(shí)實(shí)參與形參的匹配動(dòng)作。如果由實(shí)參向形參傳遞值，相應(yīng)的調(diào)用就稱(chēng)為傳優(yōu)調(diào)用;如果傳遞的是實(shí)參的地址(或者通過(guò)引用傳遞)，則稱(chēng)為引用調(diào)用。下面以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)整型變It交換值的函數(shù)為例，簡(jiǎn)要說(shuō)明傳值調(diào)用和引用調(diào)用方式下的參數(shù)傳遞問(wèn)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(shí)參的值。在這種方式下，形參與實(shí)參分別對(duì)應(yīng)不同的存儲(chǔ)單元.以函數(shù)swapl為例，在函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句swapl (a, b)得到執(zhí)行之前，系統(tǒng)還沒(méi)有為形參分配存儲(chǔ)單元，如圖7-8(a)所示。函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)為形參x,y分配存儲(chǔ)單元，實(shí)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(shí)，確實(shí)將x和y的值作了交換，但此時(shí)x與a無(wú)關(guān)、y與b無(wú)關(guān)，所以a和b的值并沒(méi)有得到交換，如圖7-8 (c)所示.實(shí)際卜，被調(diào)用函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后，形參的存儲(chǔ)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(shí)參的存儲(chǔ)位置，形參可以看成是實(shí)參之存儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)了對(duì)a和b值的交換處理。
4.標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)
編寫(xiě)程序時(shí)，并不需要也不應(yīng)當(dāng)一切都從頭開(kāi)始，而應(yīng)當(dāng)盡可能地利用前人的成果，以提高開(kāi)發(fā)的速度和質(zhì)量。為此，每種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言在發(fā)布時(shí)都包含了一些隨程序開(kāi)發(fā)環(huán)境提供的函數(shù)庫(kù)，供編程人員開(kāi)發(fā)程序時(shí)調(diào)用，如C語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)等。由編譯程序開(kāi)發(fā)商和第三方提供的函數(shù)庫(kù)，實(shí)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(kù)中的函數(shù)稱(chēng)為庫(kù)函數(shù).庫(kù)函數(shù)具有明確的功能、人口參數(shù)和返回值。
函數(shù)庫(kù)以文件方式提供。例如，擴(kuò)展名為lib或dll的文件通常就是某種函數(shù)庫(kù)。