• 理解C++中函数的返回


    连续几年的C++程序设计课教学中,学生中总有人要求为他们单独解释函数的返回(return)究竟是什么意思。各种书中都会详讲返回值的问题,而学生们掌握的难点却是在返回至何处执行。本文试图通过对一般函数及递归函数

    从程序执行的流程角度,返回即是“被调用函数执行结束后,返回至调用这个函数的位置,接着完成其他任务。”。这句话绕一些,看一些具体的例子。

    //例1
    #include <iostream>
    using namespace std;
    int max(int x, int y);
    int main()
    {
        int a,b,c;
        a=30;
        b=20;
        c=max(a,b);
        cout<<"大者为: "<<c<<endl;
        return 0;
    }
     
    int max(int x, int y)
    {
        int z;
        if(x>y)
            z=x;
        else
            z=y;
        return z;
    }


    在第 9 行调用 max(a, b) 时,函数会到第 14 行开始定义的 max 函数中执行。执行至 21 return z 时,函数返回至第 9 行(即“返回至调用这个函数的位置”),将返回值赋值给变量 c (即“接着完成其他任务”,此处是为 c 赋值。)

    建议初学者在破解这个难关时,利用IDE中提供的单步执行工具实际“走”一遍看看。具体步骤如图1至图4

    “返回”,也就是C++中的return,词典中的释义是“回到一个地方或状况或从一个地方或状况回来的行动”。用现实生活中的例子也可以解释。例如:

    某一天,我要修理一下家里漏水的水龙头。关总阀,拆龙头,修理均顺利完成,却发现后续的安装无法进行,家里储备的密封胶条没有了,于是吩咐老婆,出去买胶条去。老婆下楼后准备骑自行车去,却发现车胎没气了,于是喊过来正在楼下玩的儿子:“帮娘回家取气筒去。”儿子回家一趟,返回给他的娘一支气筒。于是老婆给自行车打了气,去市场一趟,给我返回了密封胶条,我得以把余下的安装、开阀门,清理现场等工作干完。

    5说明了这样一个调用、返回的过程。


      函数的递归是函数“自己调用自己”的过程,这让不少还觉得了解了“返回”含义的同学又遇到了障碍。写过一个助学文档《读懂C++递归程序,演示的就是这样一个调用和返回的过程。

    以下面以求阶乘的递归函数为例来说明相关问题。

    //例2
    #include <iostream>
    using namespace std;
    long fact(int);
    int main( )
    {
        int n;
        long y;
        n=5;
        y=fact(n);
        cout<<n<<"!="<<y<<endl;
        return 0;
    }
     
    long fact(int n)
    {
        long f;
        if (n==1)
            f=1;
        else
            f=fact(n-1)*n;
        return f;
    }


    实际上,递归函数返回的意义仍旧。递归中的每一次调用自身,参数并不一样。在 main 函数中第 9 行执行到 y=fact(n) 时,调用的是 fact(5) ;执行 fact(5) 时,需要调用 fact(4) ,依此一直要调用到 fact(1) ,从而不再递归调用直接得到求解的结果。调用一级一级就是这样下来的,返回则是逆着这个顺序展开, fact(1) 的返回值 1 ,返回给 fact(2) 用于计算 fact(1)*2 fact(2) 的返回值 2 ,返回给 fact(3) 用于计算 fact(2)*3 ,依此一直返回到 fact(5) ,求出值后递归结束, fact(5) return 语句返回到 main 函数中,最终完成了任务。这个过程如图 6 所示。


    对于递归函数中返回的理解,建议也利用单步执行的方式进行一次跟踪,从而增加直观的映像。图7至图13展示了这个过程中的几处关键。

     

    再次建议,将调试工具用好,这是学习程序设计过程中必备的技能。



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