函数

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2023-12-01

编程的乐趣在于自己编写函数。C++中的函数可不是高等数学各种数学操作符的函数。但C++中的函数则可以实现数学计算的功能。本节简单介绍C++中的函数，进一步的为了介绍C++中的类做准备。本节不会介绍函数的全功能，同学们看完本节，能看懂函数即可。

现在用一个例子来表示函数的作用。比如要计算1+2的结果并输出，C++中的程序可以这样写：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    int result = a + b;

    cout<< "1 + 2 = " << result << endl;

    return 0;
}

如果要把上面的程序写成函数，则为：

#include <iostream>

using namespace std;

int sum(int a, int b);//函数原型

int main()
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    int result = sum(a, b);//函数的调用

    cout<< "1 + 2 = " << result << endl;

    return 0;
}

int sum(int a, int b)//函数定义
{
    return a + b;
}

现在来看二者的区别。首先，后段代码中的int sum(int a, int b);表示函数的原型。函数的原型通常置于主程序之前，其告诉编译器在主程序中将会有一些代码调用这个函数，比如在本例子中就通过int result = sum(a, b);调用了sum(a ,b)函数。具体的：

函数原型中应定义函数的返回类型。本例子中函数原型中第一个关键词int表示返回类型，也就是经过函数运算处理后，返回一个整形；
函数原型中应定义函数的名称。本例子中函数原型中函数名称为sum()，也就是说在调用的时候需要用sum()；
函数原型中应定义函数的参数。本例子中函数原型中函数参数（括号内）为int a, int b，也就是说函数在通过sum()调用的时候，需要传入两个int参数，其中第一个为a，第二个为b；现在列举一些其他函数类型的实例供举一反三：

void nothing();//函数返回void类型（空类型），名称为nothing()，不传入任何参数

int main()
{
    nothing();//直接调用nothing()函数
    return 0;
}

void nothing()//函数定义
{
//函数具体计算代码略
}

double shit(double a, int b);//函数返回double类型，名称为shit()，传入一个double类型a，一个int类型b

int main()
{
    double whatName;
    double a = 2.1;
    int b = 0;
    whatName = shit(a, b);//调用shit()函数并将返回值赋给whatName
    return 0;
}

double shit(double a, int b)//函数定义
{
//函数具体计算代码略
}

另外，如果函数定义在main()函数之前，则可以省略掉函数原型，比如下面的代码和上面的作用相同：

//函数返回double类型，名称为shit()，传入一个double类型a，一个int类型b
double shit(double a, int b);
{
//函数具体计算代码略
}

int main()
{
    double whatName;
    double a = 2.1;
    int b = 0;
    whatName = shit(a, b);//调用shit()函数并将返回值赋给whatName
    return 0;
}

OpenFOAM实例

下面的代码则在OpenFOAM中很常见：

//在main()函数之前的函数定义，返回volScalarField类型，函数名为Function()
volScalarField Function
(
    //传入一个volVectorField类型
    volVectorField U,
    //传入一个dimensionedScalar类型
    dimensionedScalar nu
)
{
//略    
}

int main()
{
    volScalarField p = Function(velocity, nu);
    //声明一个volScalarField类型叫做p
    //将Function(velocity, nu)函数返回的volScalarField赋值给p
}

这些就是C++中函数最基本的用法。在这里，用户应该能看懂OpenFOAM中基本的函数了。比如下面是直接抄自OpenFOAM的代码：

U = U - rAU*grad(p);

其中grad(p)为一个函数，函数名字为grad()，传入参数p，返回一个变量类型并赋值给U。

另外一个例子：

if (transonic())

其中transonic()表示函数名为transonic()的函数，不需要传入参数。其返回一个true或者false供if判断。

再看下面这个例子：

scalar rho(scalar p, scalar T) 
{
    return 1000 + p/476*T;
}

其表示rho()函数返回一个scalar类型，在调用的时候需要传入scalar p, scalar T参数。

好了，本节只是介绍C++中基本的函数功能，为用户后期学习类做铺垫。当然函数更丰富的功能比如const函数，函数模板等，可参考其他C++教材。