Java_6 函数
1 函数基础
一个典型的函数定义包括以下部分：修饰符、返回类型、函数名字、由0个或多个形参组成的列表以及函数体。
1.1 编写函数
我们来编写一个求阶乘的程序。程序如下所示：
public class Main {
private static int fact(int val) {
int res = 1;
for (int i = 1; i <= val; i ++ )
res *= i;
return res;
}
}
函数名字是fact，它作用于一个整型参数，返回一个整型值。return语句负责结束fact并返回res的值。
修饰符包括private、static等，它们属于类相关的概念，会在下一章解释。
1.2 调用函数
public class Main {
private static int fact(int val) {
int res = 1;
for (int i = 1; i <= val; i ++ )
res *= i;
return res;
}
public static void main(String[] args) {
int res = fact(5);
System.out.printf("5! is %d\n", res);
}
}
函数的调用完成两项工作：一是用实参初始化函数对应的形参，二是将控制权转移给被调用函数。此时，主调函数的执行被暂时中断，被调函数开始执行。
1.3 形参和实参
实参是形参的初始值。第一个实参初始化第一个形参，第二个实参初始化第二个形参，依次类推。形参和实参的类型和个数必须匹配。
fact("hello"); // 错误：实参类型不正确
fact(); // 错误：实参数量不足
fact(42, 10, 0); // 错误：实参数量过多
fact(' '); // 正确：该实参能自动转换成int类型，' '的ASCII值为32，所以该操作等价于fact(32);
1.4 函数的形参列表
函数的形参列表可以为空，但是不能省略。
void f1() {/* …. */} // 空形参列表
形参列表中的形参通常用逗号隔开，其中每个形参都是含有一个声明符的声明。即使两个形参的类型一样，也必须把两个类型都写出来：
int f3(int v1, v2) {/* … */} // 错误
int f4(int v1, int v2) {/* … */} // 正确
1.5 函数返回类型
大多数类型都能用作函数的返回类型。一种特殊的返回类型是void，它表示函数不返回任何值。
函数的返回类型也可以是数组、字符串或者其他对象：
import java.util.Arrays;
public class Main {
private static int[] newArray() {
int[] a = {1, 2, 3};
return a;
}
private static String newString() {
return "Hello World";
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Arrays.toString(newArray()));
System.out.println(newString());
}
}
1.6 变量的作用域
本章中我们只使用静态成员变量和静态成员函数，非静态成员变量/函数及其区别会在下一章中介绍。
函数内定义的变量为局部变量，只能在函数内部使用。
定义在类中的变量为成员变量，可以在类的所有成员函数中调用。
当局部变量与全局变量重名时，会优先使用局部变量。
public class Main {
private static int x = 4;
private static void f1() {
int x = 3;
System.out.println(x);
}
private static void f2() {
System.out.println(x);
}
private static void f3() {
System.out.println(x + 1);
}
public static void main(String[] args) {
f1();
f2();
f3();
}
}
2 参数传递
2.1 值传递
八大基本数据类型和String类型等采用值传递。
将实参的初始值拷贝给形参。此时，对形参的改动不会影响实参的初始值。
public class Main {
private static void f(int x) {
x = 5;
}
public static void main(String[] args) {
int x = 10;
f(x);
System.out.println(x);
}
}
2.2 引用传递
除String以外的数据类型的对象，例如数组、StringBuilder等采用引用传递。
将实参的引用（地址）传给形参，通过引用找到变量的真正地址，然后对地址中的值修改。所以此时对形参的修改会影响实参的初始值。
import java.util.Arrays;
public class Main {
private static void f1(int[] a) {
for (int i = 0, j = a.length - 1; i < j; i ++, j -- ) {
int t = a[i];
a[i] = a[j];
a[j] = t;
}
}
private static void f2(StringBuilder sb) {
sb.append("Hello World");
}
public static void main(String[] args) {
int[] a = {1, 2, 3, 4, 5};
f1(a);
System.out.println(Arrays.toString(a));
StringBuilder sb = new StringBuilder("");
f2(sb);
System.out.println(sb);
}
}
3 返回类型和return语句
return语句终止当前正在执行的函数并将控制权返回到调用该函数的地方。return语句有两种形式：
return;
return expression;
3.1 无返回值函数
没有返回值的return语句只能用在返回类型是void的函数中。返回void的函数不要求非得有return语句，因为在这类函数的最后一句后面会隐式地执行return。
通常情况下，void函数如果想在它的中间位置提前退出，可以使用return语句。return的这种用法有点类似于我们用break语句退出循环。
public class Main {
private static void swap(int[] a) { // 交换a[0]和a[1]
// 如果两个值相等，则不需要交换，直接退出
if (a[0] == a[1])
return;
// 如果程序执行到了这里，说明还需要继续完成某些功能
int tmp = a[0];
a[0] = a[1];
a[1] = tmp;
// 此处无须显示的return语句
}
public static void main(String[] args) {
int[] a = {3, 4};
swap(a);
System.out.printf("%d %d\n", a[0], a[1]);
}
}
3.2 有返回值的函数
只要函数的返回类型不是void，则该函数内的每个分支都必须有return语句，且每条return语句都必须返回一个值。return语句返回值的类型必须与函数的返回类型相同，或者能隐式地转换函数的返回类型。
import java.util.Scanner;
public class Main {
private static int max(int a, int b) {
if (a > b)
return a;
return b;
}
public static void main(String[] args) {
Scanner sc = new Scanner(System.in);
int x = sc.nextInt(), y = sc.nextInt();
System.out.println(max(x, y));
}
}
4 函数重载
函数重载是指：在同一个类中存在多个函数，函数名称相同但参数列表不同。
编译器会根据实参的类型选择最匹配的函数来执行。
import java.util.Scanner;
public class Main {
private static int max(int a, int b) {
System.out.println("int max");
if (a > b) return a;
return b;
}
private static double max(double a, double b) {
System.out.println("double max");
if (a > b) return a;
return b;
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(max(3, 4));
System.out.println(max(3.0, 4.0));
}
}
5 函数递归
在一个函数内部，也可以调用函数本身。
import java.util.Scanner;
public class Main {
private static int fib(int n) { // 求斐波那切数列第n项
if (n <= 2) return 1;
return fib(n - 1) + fib(n - 2);
}
public static void main(String[] args) {
Scanner sc = new Scanner(System.in);
int n = sc.nextInt();
System.out.println(fib(n));
}
}
