6.1 定义和使用函数
本节介绍如何将函数添加到应用程序中，以及如何在代码中使用（调用）它们。首先从基础知识开始，看看不与调用代码交换任何数据的简单函数，然后介绍更高级的函数用法。首先分析一个示例。
试一试：定义和使用基本函数：Ch06Ex01\Program.cs
（1）在C:\BegVCSharp\Chapter06目录中创建一个新的控制台应用程序Ch06Ex01。
（2）把下述代码添加到Program.cs中：
class Program
{
static void Write()
{
WriteLine("Text output from function.");
}
static void Main(string[] args)
{
Write();
ReadKey();
}
}
（3）执行代码，结果如图6-1所示。
图6-1
示例说明
下面的4行代码定义了函数Write（）：
static void Write()
{
WriteLine("Text output from function.");
}
这些代码把一些文本输出到控制台窗口中。但此时这些并不重要，我们更关心定义和使用函数的机制。
函数定义由以下几部分组成：
● 两个关键字：static和void
● 函数名后跟圆括号，如Write（）
● 一个要执行的代码块，放在花括号中
注意：一般采用PascalCase形式编写函数名。
定义Write（）函数的代码非常类似于应用程序中的其他代码：
static void Main(string[] args)
{
...
}
这是因为，到目前为止我们编写的所有代码（类型定义除外）都是函数的一部分。函数Main（）是控制台应用程序的入口点函数。当执行C#应用程序时，就会调用它包含的入口点函数，这个函数执行完毕后，应用程序就终止了。所有C#可执行代码都必须有一个入口点。
Main（）函数和Write（）函数的唯一区别（除了它们包含的代码）是函数名Main后面的圆括号中还有一些代码，这是指定参数的方式，详见后面的内容。
如上所述，Main（）函数和Write（）函数都是使用关键字static和void定义的。关键字static与面向对象的概念相关，本书在后面讨论。现在只需要记住，本节的应用程序中所使用的所有函数都必须使用这个关键字。
void更容易解释。这个关键字表明函数没有返回值。本章后面将讨论函数有返回值时需要编写什么代码。
继续下去，调用函数的代码如下所示：
Write();
键入函数名，后跟空括号即可。当程序执行到这行代码时，就会运行Write（）函数中的代码。
注意：在定义和调用函数时，必须使用圆括号。如果删除它们，将无法编译代码。
6.1.1 返回值
通过函数进行数据交换的最简单方式是利用返回值。有返回值的函数会最终计算得到这个值，就像在表达式中使用变量时，会计算得到变量包含的值一样。与变量一样，返回值也有数据类型。
例如，有一个函数GetString（），其返回值是一个字符串，可以在代码中使用该函数，如下所示：
string myString;
myString = GetString();
还有一个函数GetVal（），它返回一个double值，可在数学表达式中使用它：
double myVal;
double multiplier = 5.3;
myVal = GetVal() ＊ multiplier;
当函数返回一个值时，可以采用以下两种方式修改函数：
● 在函数声明中指定返回值的类型，但不使用关键字void。
● 使用return关键字结束函数的执行，把返回值传送给调用代码。
从代码角度看，对于我们讨论的控制台应用程序函数，其使用返回值的形式如下所示：
static <returnType> <FunctionName>()
{
...
return <returnValue>;
}
这里唯一的限制是<returnValue>必须是<returnType>类型的值，或者可以隐式转换为该类型。但是，<returnType>可以是任何类型，包括前面介绍的较复杂类型。这段代码可以很简单：
static double GetVal()
{
return 3.2;
}
但是，返回值通常是函数执行的一些处理的结果。上面的结果使用const变量也可以简单地实现。
当执行到return语句时，程序会立即返回调用代码。这条语句后面的代码都不会执行。但这并不意味着return语句只能放在函数体的最后一行。可以在前边的代码里使用return，例如放在分支逻辑之后。把return语句放在for循环、if块或其他结构中会使该结构立即终止，函数也立即终止。例如：
static double GetVal()
{
double checkVal;
// checkVal assigned a value through some logic (not shown here).
if (checkVal < 5)
return 4.7;
return 3.2;
}
根据checkVal的值，将返回两个值中的一个。这里的唯一限制是，必须在函数的闭合花括号 }之前处理return语句。下面的代码是不合法的：
static double GetVal()
{
double checkVal;
// checkVal assigned a value through some logic.
if (checkVal < 5)
return 4.7;
}
如果checkVal>= 5，就不会执行到return语句，这是不允许的。所有处理路径都必须执行到return语句。大多数情况下，编译器会检查是否执行到return语句，如果没有，就给出错误“并不是所有的处理路径都返回一个值”。
执行一行代码的函数可使用C# 6引入的一个功能：表达式体方法（expression-bodied method）。以下函数模式使用= >（Lambda箭头）来实现这一功能。
static <returnType> <FunctionName>() => <myVal1 ＊ myVal2>;
例如， C# 6之前的Multiply（）函数如下：
static double Multiply(double myVal1, double myVal2)
{
return myVal1 ＊ myVal2;
}
现在可以使用= >（Lambda箭头）编写它。下述代码用更简单和统一的方式表达方法的意图：
static double Multiply(double myVal1, double myVal2) => mVal1 ＊ MyVal2;
6.1.2 参数
当函数接受参数时，必须指定以下内容：
● 函数在其定义中指定接受的参数列表，以及这些参数的类型。
● 在每个函数调用中提供匹配的实参列表。
注意：仔细阅读C#规范会发现形参（parameter）和实参（argument）之间存在一些细微的区别：形参是函数定义的一部分，而实参则由调用代码传递给函数。但是，这两个术语通常被简单地称为参数，似乎没有人对此感到十分不满。
示例代码如下所示，其中可以有任意数量的参数，每个参数都有类型和名称：
static <returnType> <FunctionName>(<paramType> <paramName>, ...)
{
...
return <returnValue>;
}
参数之间用逗号隔开。每个参数都在函数的代码中用作一个变量。例如，下面是一个简单的函数，带有两个double参数，并返回它们的乘积：
static double Product(double param1, double param2) => param1 ＊ param2;
下面看一个较复杂的示例：
试一试：通过函数交换数据（1）:Ch06Ex02\Program.cs
（1）在C:\BegVCSharp\Chapter06目录中创建一个新的控制台应用程序Ch06Ex02。
（2）把下列代码添加到Program.cs中：
class Program
{
static int MaxValue(int[] intArray)
{
int maxVal = intArray[0];
for (int i = 1; i < intArray.Length; i++)
{
if (intArray[i] > maxVal)
maxVal = intArray[i];
}
return maxVal;
}
static void Main(string[] args)
{
int[] myArray = { 1, 8, 3, 6, 2, 5, 9, 3, 0, 2 };
int maxVal = MaxValue(myArray);
WriteLine($"The maximum value in myArray is {maxVal}");
ReadKey();
}
}
（3）执行代码，结果如图6-2所示。
图6-2
示例说明
这段代码包含一个函数，它执行的任务就是本章开头的示例函数所完成的任务。该函数以一个整数数组作为参数，并返回该数组中的最大值。该函数的定义如下所示：
static int MaxValue(int[] intArray)
{
int maxVal = intArray[0];
for (int i = 1; i < intArray.Length; i++)
{
if (intArray[i] > maxVal)
maxVal = intArray[i];
}
return maxVal;
}
函数MaxValue（）定义了一个参数，即int数组intArray，它还有一个int类型的返回值。最大值的计算是很简单的。局部整型变量maxVal初始化为数组中的第一个值，然后把这个值与数组中后面的每个元素依次进行比较。如果一个元素的值比maxVal大，就用这个值代替当前的maxVal值。循环结束时，maxVal就包含数组中的最大值，用return语句返回。
Main（）中的代码声明并初始化一个简单的整数数组，用于MaxValue（）函数：
int[] myArray = { 1, 8, 3, 6, 2, 5, 9, 3, 0, 2 };
调用MaxValue（），把一个值赋给int变量maxVal：
int maxVal = MaxValue(myArray);
接着，使用WriteLine（）把这个值写到屏幕上：
WriteLine($"The maximum value in myArray is {maxVal}");
1．参数匹配
在调用函数时，必须使提供的参数与函数定义中指定的参数完全匹配，这意味着要匹配参数的类型、个数和顺序。例如，下面的函数：
static void MyFunction(string myString, double myDouble)
{
...
}
不能使用下面的代码调用：
MyFunction(2.6, "Hello");
这里试图把一个double值作为第一个参数传递，把string值作为第二个参数传递，参数顺序与函数声明中定义的顺序不匹配。这段代码不能编译，因为参数类型是错误的。本章后面的“重载函数”一节将介绍解决这个问题的一个有效技术。
2．参数数组
C#允许为函数指定一个（只能指定一个）特殊参数，这个参数必须是函数定义中的最后一个参数，称为参数数组。参数数组允许使用个数不定的参数调用函数，可使用params关键字定义它们。
参数数组可以简化代码，因为在调用代码中不必传递数组，而是传递同类型的几个参数，这些参数会放在可在函数中使用的一个数组中。
定义使用参数数组的函数时，需要使用下列代码：
static <returnType> <FunctionName>(<p1Type> <p1Name>, ...,
params <type>[] <name>)
{
...
return <returnValue>;
}
使用下面的代码可以调用该函数：
<FunctionName>(<p1>, ..., <val1>, <val2>, ...)
其中<val1>和<val2>等都是<type>类型的值，用于初始化<name>数组。可以指定的参数个数几乎不受限制，但它们都必须是<type>类型。甚至根本不必指定参数。
下面的示例定义并使用带有params类型参数的函数。
试一试：通过函数交换数据（2）:Ch06Ex03\Program.cs
（1）在C:\BegVCSharp\Chapter06目录中创建一个新的控制台应用程序Ch06Ex03。
（2）把下述代码添加到Program.cs中：
class Program
{
static int SumVals(params int[] vals)
{
int sum = 0;
foreach (int val in vals)
{
sum += val;
}
return sum;
}
static void Main(string[] args)
{
int sum = SumVals(1, 5, 2, 9, 8);
WriteLine($"Summed Values = {sum}");
ReadKey();
}
}
（3）执行代码，结果如图6-3所示。
图6-3
示例说明
这个示例用关键字params定义函数sumVals（），该函数可以接受任意个int参数（但不接受其他类型的参数）：
static int SumVals(params int[] vals)
{
...
}
这个函数对vals数组中的值进行迭代，将这些值加在一起，返回其结果。
在Main（）中，用5个整型参数调用函数SumVals（）：
int sum = SumVals(1, 5, 2, 9, 8);
也可以用0、1、2或100个整型参数调用这个函数—— 参数的数量不受限制。
注意：C# 引入了指定函数参数的新方式，包括用一种可读性更好的方式来包含可选参数。第13章将介绍这些方法，该章讨论C#语言。
3．引用参数和值参数
本章迄今定义的所有函数都带有值参数。其含义是：在使用参数时，是把一个值传递给函数使用的一个变量。在函数中对此变量的任何修改都不影响函数调用中指定的参数。例如，下面的函数使传递过来的参数值加倍，并显示出来：
static void ShowDouble(int val)
{
val ＊= 2;
WriteLine($"val doubled = {0}", val);
}
参数val在这个函数中被加倍，如果按以下方式调用它：
int myNumber = 5;
WriteLine($"myNumber = {myNumber}");
ShowDouble(myNumber);
WriteLine($"myNumber = {myNumber}", );
输出到控制台的文本如下所示：
myNumber = 5
val doubled = 10
myNumber = 5
把myNumber作为一个参数，调用ShowDouble（）并不影响Main（）中myNumber的值，即使把myNumber赋值给val后将val加倍，myNumber的值也不变。
这很不错，但如果要改变myNumber的值，就会有问题。可以使用一个为myNumber返回新值的函数：
static int DoubleNum(int val)
{
val ＊= 2;
return val;
}
并使用下面的代码调用它：
int myNumber = 5;
WriteLine($"myNumber = {myNumber}");
myNumber = DoubleNum(myNumber);
WriteLine($"myNumber = {myNumber}");
但这段代码一点也不直观，且不能改变用作参数的多个变量值（因为函数只有一个返回值）。
此时可以通过“引用”传递参数。即函数处理的变量与函数调用中使用的变量相同，而不仅仅是值相同的变量。因此，对这个变量进行的任何改变都会影响用作参数的变量值。为此，只需使用ref关键字指定参数：
static void ShowDouble(ref int val)
{
val ＊= 2;
WriteLine($"val doubled = {val}");
}
在函数调用中再次指定它（这是必需的）：
int myNumber = 5;
WriteLine($"myNumber = {myNumber}", );
ShowDouble(ref myNumber);
WriteLine($"myNumber = {myNumber}");
输出到控制台的文本如下所示：
myNumber = 5
val doubled = 10
myNumber = 10
用作ref参数的变量有两个限制。首先，函数可能会改变引用参数的值，所以必须在函数调用中使用“非常量”变量。所以，下面的代码是非法的：
const int myNumber = 5;
WriteLine($"myNumber = {myNumber}", );
ShowDouble(ref myNumber);
WriteLine($"myNumber = {myNumber}");
其次，必须使用初始化过的变量。C#不允许假定ref参数在使用它的函数中初始化，下面的代码也是非法的：
int myNumber;
ShowDouble(ref myNumber);
WriteLine("myNumber = {myNumber}");
4．输出参数
除了按引用传递值外，还可以使用out关键字，指定所给的参数是一个输出参数。out关键字的使用方式与ref关键字相同（在函数定义和函数调用中用作参数的修饰符）。实际上，它的执行方式与引用参数几乎完全一样，因为在函数执行完毕后，该参数的值将返回给函数调用中使用的变量。但是，二者存在一些重要区别：
● 把未赋值的变量用作ref参数是非法的，但可以把未赋值的变量用作out参数。
● 另外，在函数使用out参数时，必须把它看成尚未赋值。
即调用代码可以把已赋值的变量用作out参数，但存储在该变量中的值会在函数执行时丢失。
例如，考虑前面返回数组中最大值的MaxValue（）函数，略微修改该函数，获取数组中最大值的元素索引。为简单起见，如果数组中有多个元素的值都是这个最大值，只提取第一个最大值的索引。为此，修改函数，添加一个out参数，如下所示：
static int MaxValue(int[] intArray, out int maxIndex)
{
int maxVal = intArray[0];
maxIndex = 0;
for (int i = 1; i < intArray.Length; i++)
{
if (intArray[i] > maxVal)
{
maxVal = intArray[i];
maxIndex = i;
}
}
return maxVal;
}
可采用以下方式使用该函数：
int[] myArray = { 1, 8, 3, 6, 2, 5, 9, 3, 0, 2 };
int maxIndex;
WriteLine($"The maximum value in myArray is
{MaxValue(myArray, out maxIndex)}");
WriteLine($"The first occurrence of this value is at element
{maxIndex + 1}");
结果如下：
The maximum value in myArray is 9
The first occurrence of this value is at element 7
注意，必须在函数调用中使用out关键字，就像ref关键字一样。