C++入門 函數(shù)的作用

本系列一開頭就說明了何謂程序，并說明由于C++(C++培訓(xùn) )PU的世界和人們存在的客觀物理世界的不兼容而導(dǎo)致根本不能將人編寫的程序(也就是算法)翻譯成 CPU指令，但為了能夠翻譯，就必須讓人覺得CPU世界中的某些東西是人以為的算法所描述的某些東西。如電腦屏幕上顯示的圖片，通過顯示器對不同象素顯示不同顏色而讓人以為那是一幅圖片，而電腦只知道那是一系列數(shù)字，每個數(shù)字代表了一個象素的顏色值而已。

為了實現(xiàn)上面的“讓人覺得是”，得到算法后要做的的第一步就是找出算法中要操作的資源。前面已經(jīng)說過，任何程序都是描述如何操作資源的，而 C++語言本身只能操作內(nèi)存的值這一種資源，因此編程要做的第一步就是將算法中操作的東西映射成內(nèi)存的值。由于內(nèi)存單元的值以及內(nèi)存單元地址的連續(xù)性都可以通過二進制數(shù)表示出來，因此要做的第一步就是把算法中操作的東西用數(shù)字表示出來。

上面做的第一步就相當(dāng)于數(shù)學(xué)建?！脭?shù)學(xué)語言將問題表述出來，而這里只不過是用數(shù)字把被操作的資源表述出來罷了(應(yīng)注意數(shù)字和數(shù)的區(qū)別，數(shù)字在C++中是一種操作符，其有相關(guān)的類型，由于最后對它進行計算得到的還是二進制數(shù)故使用數(shù)字進行表示而不是二進制數(shù)，以增強語義)。接著第二步就是將算法中對資源的所有操作都映射成語句或函數(shù)。

用數(shù)學(xué)語言對算法進行表述時，比如將每10分鐘到車站等車的人的數(shù)量映射為一隨機變量，也就前述的第一步。隨后定此隨機變量服從泊松分布，也就是上面的第二步。到站等車的人的數(shù)量是被操作的資源，而給出的算法是每隔10分種改變這個資源，將它的值變成按給定參數(shù)的泊松函數(shù)分布的一隨機值。

在C++中，前面已經(jīng)將資源映射成了數(shù)字，接著就要將對資源的操作映射成對數(shù)字的操作。C++中能操作數(shù)字的就只有操作符，也就是將算法中對資源的所有操作都映射成表達式語句。

當(dāng)上面都完成了，則算法中剩下的就只有執(zhí)行順序了，而執(zhí)行順序在C++中就是從上朝下書寫，而當(dāng)需要邏輯判斷的介入而改變執(zhí)行順序時，就使用前面的if和goto語句(不過后者也可以通過if后接的語句來實現(xiàn)，這樣可以減少goto語句的使用，因為goto的語義是跳轉(zhuǎn)而不是“所以就”)，并可考慮是否能夠使用循環(huán)語句以簡化代碼。即第三步為將執(zhí)行流程用語句表示出來。

而前面第二步之所以還說可映射成函數(shù)，即可能某個操作比較復(fù)雜，還帶有邏輯的意味，不能直接找到對應(yīng)的操作符，這時就只好利用萬能的函數(shù)操作符，對這個操作重復(fù)剛才上面的三個步驟以將此操作映射成多條語句(通過if等語句將邏輯信息表現(xiàn)出來)，而將這些語句定義為一函數(shù)，供函數(shù)操作符使用以表示那個操作。

上面如果未明不要緊，后面有兩個例子，都將分別說明各自是如何進行上述步驟的。

例一：排序

給出三張卡片，上面隨便寫了三個整數(shù)。有三個盒子，分別標(biāo)號為1、2和3。將三張卡片隨機放到1、2、3這三個盒子中，現(xiàn)在要求排序以使得1、2、3三個盒子中裝的整數(shù)是由小到大的順序。

給出一最簡單的算法：稱1、2、3盒子中放的卡片上的整數(shù)分別為第一、二、三個數(shù)，則先將第一個數(shù)和第二個數(shù)比較，如果前者大則兩個盒子內(nèi)的卡片交換;再將第一個和第三個比較，如果前者大則交換，這樣就保證第一個數(shù)是最小的。然后將第二個數(shù)和第三個數(shù)比較，如果前者大則交換，至此排序完成。

第一步：算法中操作的資源是裝在盒子中的卡片，為了將此卡片映射成數(shù)字，就注意算法中的卡片和卡片之前有什么不同。算法中區(qū)分不同卡片的唯一方法就是卡片上寫的整數(shù)，因此在這里就使用一個long類型的數(shù)字來表示一個卡片。

算法中有三張卡片，故用三個數(shù)字來表示。前面已經(jīng)說過，數(shù)字是裝在內(nèi)存中的，不是變量中的，變量只不過是映射地址而已。在這里需要三個long 類型數(shù)字，可以借用定義變量時編譯器自動在棧上分配的內(nèi)存來記錄這些數(shù)字，故可以如此定義三個變量long a1, a2, a3;來記錄三個數(shù)字，也就相當(dāng)于裝三張卡片的三個盒子。

第二步：算法中的操作就是對卡片上的整數(shù)的比較和交換。前者很簡單，使用邏輯操作符就可以實現(xiàn)(因為正好將卡片上的整數(shù)映射成變量a1、a2和 a3中記錄的數(shù)字)。后者是交換兩個盒子中的卡片，可以先將一卡片從一盒子中取出來，放在桌子上或其他地方。然后將另一盒子中的卡片取出來放在剛才空出來的盒子。最后將先取出來的卡片放進剛空出來的盒子。前面說的“桌子上或其他地方”是用來存放取出的卡片，C++中只有內(nèi)存能夠存放數(shù)字，因此上面就必須再分配一臨時內(nèi)存來臨時記錄取出的數(shù)字。