C++之函数，指针

函数

1，函数概述

作用：将一段经常使用的代码封装起来，减少重复代码

一个较大的程序，一般分为若干份程序块，每个模块实现特定的功能

2，函数的定义

函数的定义一般有五个步骤：

1，返回值类型

2，函数名

3，参数列表

4，函数体语句

5，return表达式

语法：

返回值类型 函数名 （参数列表）

{

      函数体语句；

      return  表达式；

}

举例： 

#include<iostream>
using namespace std;//函数的定义
//加法函数，实现两个征信相加，并且将相加的结果返回
int add(int num1, int num2)//定义中的num1,num2称为形参
{int sum = num1 + num2;return sum;
}

3，函数的调用

功能：使用定义好的函数   

语法：函数名{参数}

示例：

//加法函数，实现两个征信相加，并且将相加的结果返回
int add(int num1, int num2)//定义中的num1,num2称为形参
{int sum = num1 + num2;return sum;
}int main()
{int a = 10;int b = 20;//调用add函数int c = add(a, b);//调用时的a,b称为实际参数，简称实参cout << "sum= " << c << endl;system("pause");return 0;
}

  总结：函数定义里小括号内称为形参，函数调用时传入的参数称为实参                                         

4，值传递

所谓值传递，就是函数调用时实参将数值传给形参

值传递的时候，如果形参发生改变不会影响实参

示例：

void swap(int num1, int num2)
{cout << "交换前" << endl;cout << "num1= "<<num1 << endl;cout << "num2= " << num2 << endl;int temp = num1;num1 = num2;num2 = temp;cout << "交换后" << endl;cout << "num1= " << num1 << endl;cout << "num2= " << num2 << endl;//return：返回值不需要的时候，可以不写return
}int main()
{int a = 10;int b = 20;cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;swap(a, b);
//当我们在做值传递的时候，函数的形参发生改变，并不会影响实参cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;system("pause");return 0;
}

5，函数的常见形式

常见的函数形式有四种

1，无参无返

2，有参无返

3，无参有返

4，有参有返

示例：

//函数的样式
//常见的函数形式有四种//1，无参无返
void test1()
{cout << "this is test 01" << endl;
}
//2，有参无返
void test2(int a)
{cout << "this is test 02: " << a << endl;
}
//3，无参有返
int test3()
{return 10000;
}
//4，有参有返
int test4(int b)
{cout << "this is test 04:" << b << endl;return b;
}int main()
{//1，无参无返函数调用test1();//2，有参无返函数调用int a = 10;test2(a);//3，无参有返函数调用int num1=test3();cout << "test num = " << num1 << endl;//4，有参有返函数调用int num4=test4(500);cout << "num4 = " << num4 << endl;system("pause");return 0;
}
int max(int j, int k)
{return j > k ? j : k;
}int main()
{int a = 15;int b = 35;int result=max(a, b);cout << "result = " << result << endl;system("pause");return 0;
}

6，函数的声明

作用：告诉编译器函数名称及如何调用函数，函数的实际主题可以单独定义

函数的声明可以多次，但是定义只能是一次

示例：

int max(int j, int k)
{return j > k ? j : k;
}int main()
{int a = 15;int b = 35;int result=max(a, b);cout << "result = " << result << endl;system("pause");return 0;
}

首先这是我们常用的函数调用方式

//函数的声明
int max(int j, int k);
int max(int j, int k);
int max(int j, int k);
int max(int j, int k);//提前告诉编译器函数的存在，可以利用函数的声明
//函数的声明可以多写接触，但是定义只能写一次int main()
{int a = 15;int b = 35;int result = max(a, b);cout << "result = " << result << endl;system("pause");return 0;
}//函数的定义
int max(int j, int k)
{return j > k ? j : k;
}

7，函数的分文件编写

作用：让代码结构更加清晰

函数分文件编写一般有四个步骤：

1，创建后缀名为.h的头文件

2，创建后缀名为.cpp的源文件

3，在头文件中写函数的声明

4，在源文件中写函数的定义

示例：

#pragma once
//hanshu.h文件
#include<iostream>
using namespace std;//实现寻找最大值
int max(int j, int k);

//函数的使用.cpp文件
void swap(int num1, int num2)
{cout << "交换前" << endl;cout << "num1= "<<num1 << endl;cout << "num2= " << num2 << endl;int temp = num1;num1 = num2;num2 = temp;cout << "交换后" << endl;cout << "num1= " << num1 << endl;cout << "num2= " << num2 << endl;//return：返回值不需要的时候，可以不写return
}int main()
{int a = 10;int b = 20;cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;swap(a, b);
//当我们在做值传递的时候，函数的形参发生改变，并不会影响实参cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;system("pause");return 0;
}

指针

1，指针的基本概念

指针的作用：可以通过指针间接访问内存

内存编号是从0开始记录的，一般用十六进制数字表示

可以利用指针变量保存地址

2，指针变量的定义和使用

指针变量的定义语法：数据类型 * 变量名

示例：

#include<iostream>
using namespace std;int main()
{//1,定义指针int a = 10;//定义整型变量int* p;//定义指针变量p = &a;//指针指向a的地址cout << "a的地址为 " << &a << endl;//打印a的地址cout << "p=" << p << endl;//打印指针变量p//2，指针的使用//通过*操作符指针变量指向的内存cout << "p=" << *p << endl;//p=10system("pause");return 0;
}

3，指针所占内存空间

/指针所占内存空间
int main()
{int a = 10;int* p;p = &a;cout << *p << endl;cout << sizeof(p) << endl;cout << sizeof(char*) << endl;cout << sizeof(int*) << endl;cout << sizeof(double*) << endl;cout << sizeof(float*) << endl;system("pause");return 0;
}

在64位运行的结果：

在32位环境下运行的结果如下：

 总结：在64位操作系统下，指针是占8个字节空间大小，不管是什么数据类型

            在32位操作系统下，指针是占4个字节空间大小，不管是什么数据类型

4，空指针和野指针

4.1 空指针：指针变量指向内存中编号为0的空间

用途：初始化指针变量

注意：空指针指向的内存是不可以访问的

示例1：空指针

//空指针的使用
int main()
{//1，空指针用于给指针变量进行初始化int* p = NULL;//2,空指针是不可以进行访问的*p = 100;//访问空指针报错//内存编号为0~255为系统占用内存，不允许用户访问system("pause");return 0;
}

4.2 野指针：空间指向非法的内存空间

 示例2：野指针

int main()
{//指针变量p指向内存地址编号为0x1100的空间int* p = (int*)0x1100;//访问野指针报错cout << *p << endl;system("pause");return 0;
}

5，const修饰指针

const修饰针有三种情况：

1，const修饰指针--常量指针

示例：

//const修饰指针--常量指针
int main()
{int a = 10;int b = 20;//const修饰的是指针，指针指向可以改，指针指向的值不能改const int* p1 = &a;p1 = &b;//*p1 = 100;//报错system("pause");return 0;
}

 总结：int* 放在const右边，表示常量指针

记忆方式：常量指针说明该指针的数值是常量，不可修改，const在int*前边，就说明const修饰的是指针，称为常量指针（仅供记忆方式参考）

2，const修饰常量--指针常量

示例：

//const修饰常量--指针常量
int main()
{int a = 10;int b = 20;//指针的指向不可以修改，指针指向的值可以改int* const p2 = &a;*p2 = 100;//正确//p2 = &b;//报错，指针的指向不能改system("pause");return 0;
}

 总结：int* 放在const左边，表示指针常量

记忆方式：指针常量说明该指针是常量，说明指针的指向是固定的，不可以修改的，const在int*后边，就说明const修饰的是常量，称为指针常量（仅供记忆方式参考）

3，const修饰指针和常量

//const修饰指针和常量
int main()
{int a = 10;int b = 20;//指针的指向 和指针指向的值 都不可以修改const int* const p3 = &a;//*p3 = 100;//错误//p3=&b;//错误system("pause");return 0;
}

6，指针和数组

作用：用指针访问数组中的元素

示例：

int main()
{int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int* p = arr;//指向数组的指针cout << "第一个元素：" << arr[0] << endl;cout << "指针访问的第一个元素" << *p << endl;cout << "利用指针遍历数组" << endl;for (int i = 0; i < 10; i++){//cout<<arr[i]<<endl;cout << *(p+i) << endl;//cout << *p << endl;//p++;}system("pause");return 0;
}

7，指针和函数

作用：利用指针作为函数参数，可以修改实参的值

7.1值传递

注意：值传递不会改变实参

void swap01(int a, int b)
{int temp = a;a = b;b = temp;cout << "值传递后：" << endl;cout << "a= " << a << endl;cout << "b= " << b << endl;
}int main()
{//1，值传递int a = 10;int b = 20;cout << "值传递前：" << endl;cout << "a= " << a << endl;cout << "b= " << b << endl;swap01(a, b);cout << "值传递后main函数中："<<endl;cout << "a= " << a << endl;cout << "b= " << b << endl;//说明值传递不会改变实参system("pause");return 0;
}

7.2地址传递

示例：

注意：地址传递可以改变实参

void swap02(int* p1, int* p2)
{int temp = *p1;*p1 = *p2;*p2 = temp;cout << "值传递后：" << endl;cout << "a= " << *p1 << endl;cout << "b= " << *p2 << endl;
}int main()
{//1，值传递int a = 10;int b = 20;cout << "值传递前：" << endl;cout << "a= " << a << endl;cout << "b= " << b << endl;swap02(&a, &b);cout << "值传递后main函数中："<<endl;cout << "a= " << a << endl;cout << "b= " << b << endl;//说明值传递不会改变实参system("pause");return 0;
}

8，指针，数组，函数

案例描述：封装一个函数，利用冒泡排序，实现对整型数组的升序排序

示例：

//冒泡排序
void Bubblesort(int * arr, int len)
{for (int i = 0; i < len-1; i++){for (int j = 0; j < len - i - 1; j++){if (arr[j] > arr[j + 1]){int temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;}}}
}void printArray(int* arr, int len)
{cout << "排序后" << endl;for (int k = 0; k < len; k++){cout << arr[k] << " ";}cout << endl;
}
int main()
{int arr[10] = { 4,3,6,9,1,2,10,8,7,5 };int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);cout << "排序前" << endl;for (int k = 0; k < len; k++){cout << arr[k] << " ";}cout << endl;Bubblesort(arr, len);printArray(arr, len);system("pause");return 0;
}

9 练习案例：二分查找函数实现

// 二分查找函数
// array：已排序的数组
// left：搜索范围的开始索引
// right：搜索范围的结束索引
// key：要查找的元素
int binarySearch(int array[], int left, int right, int key) {while (left <= right) {int mid = left + (right - left) / 2;// 检查mid是否是要查找的元素if (array[mid] == key) {return mid;}// 如果key比mid大，说明它只能在右边的子数组中if (array[mid] < key) {left = mid + 1;}// 否则，key只能在左边的子数组中else {right = mid - 1;}}// 如果元素不存在于数组中return -1;
}int main() {int arr[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 11 };int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);int x = 7;int result = binarySearch(arr, 0, n - 1, x);if (result == -1) {cout << "元素未在数组中找到。" << endl;}else {cout << "元素在数组中的索引为: "<<result << endl;}return 0;
}

在这个实现中，`binarySearch`函数接受四个参数：

一个整型数组`array`

两个整型索引`left`和`right`定义了搜索的范围，以及一个整型值`key`表示要查找的元素。

函数返回找到的元素的索引，如果没有找到则返回-1。

请注意，在计算中间索引`mid`时，使用`left + (right - left) / 2`而不是`(left + right) / 2`是为了防止在`left`和`right`很大时导致整数溢出。

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