一、开场：走进函数的奇妙世界

标题：开启函数之旅 - 探索编程的模块化奥秘

副标题：从基础出发，构建高效编程思维

引入方式：展示一个生活场景，比如组装一台电脑，不同的硬件组件（CPU、内存、硬盘等）各司其职，共同完成电脑的功能。类比到编程中，函数就如同这些硬件组件，每个函数负责完成特定的任务，通过组合不同的函数，可以构建出复杂的程序。提问学生是否想知道如何在编程中定义和使用这些 “组件”，从而引出函数的概念。

配图：选择一张电脑硬件组装的图片，或者用简单的流程图展示函数在程序中的调用关系，让学生对函数的作用有初步的直观感受。

二、函数定义详解

函数的概念

讲解函数是一段可以重复使用的代码块，它接受输入参数，执行特定的任务，并返回一个结果（也可以不返回结果）。函数将复杂的任务分解为多个小的、可管理的部分，提高了代码的可读性、可维护性和复用性。

举例说明，比如计算两个整数之和的操作，如果在程序中多次需要进行这个计算，就可以将其封装成一个函数，每次需要计算时直接调用该函数，而不需要重复编写计算代码。

函数的定义语法

返回值类型 函数名(参数列表) {
    // 函数体，包含执行任务的代码
    return 返回值; // 如果有返回值，使用return语句返回
}

返回值类型：表示函数执行完成后返回的数据类型，可以是基本数据类型（如int、double、char等），也可以是自定义数据类型。如果函数不需要返回值，使用void关键字。

函数名：是函数的标识符，用于在程序中调用该函数，命名应遵循标识符命名规则，具有描述性，能清晰表达函数的功能。

参数列表：是函数接受的输入参数，多个参数之间用逗号分隔。每个参数都有自己的数据类型和参数名。参数列表可以为空，表示函数不需要外部传入参数。

函数体：包含实现函数功能的具体代码，是函数执行任务的核心部分。

return 语句：用于返回函数的执行结果。如果函数返回值类型为void，则不需要return语句；如果有返回值，return语句后的表达式类型应与返回值类型一致。

代码示例 1：简单的加法函数

#include <iostream>

// 函数定义
int add(int num1, int num2) {
    int sum = num1 + num2;
    return sum;
}

int main() {
    int a = 3;
    int b = 5;
    int result = add(a, b); // 函数调用
    std::cout << "两数之和为: " << result << std::endl;
    return 0;
}

逐行分析代码：

首先定义了一个返回值类型为int的函数add，它接受两个int类型的参数num1和num2。

在函数体中，计算num1和num2的和，并将结果存储在sum变量中。

使用return语句返回sum的值。

在main函数中，定义了两个变量a和b，并调用add函数，将a和b作为参数传递给add函数，函数返回的结果存储在result变量中，最后输出结果。

强调函数定义和调用的过程，以及函数参数和返回值的传递方式。

三、函数调用探秘

函数调用的方式

讲解函数调用是指在程序中使用函数的过程，通过函数名和参数列表来执行函数体中的代码。函数调用可以出现在表达式中、赋值语句中，也可以作为其他函数的参数。

举例说明不同的调用方式：

表达式中调用：int result = add(3, 5) * 2; ，先调用add函数计算两数之和，再将结果乘以 2。

赋值语句中调用：int sum = add(10, 20); ，调用add函数计算两数之和，并将结果赋值给sum变量。

作为其他函数的参数调用：std::cout << "结果是: " << add(7, 8) << std::endl; ，将add函数的返回值作为std::cout函数的参数输出。

函数调用的执行流程

当程序执行到函数调用时，系统会为函数分配一块新的内存空间，用于存储函数的参数和局部变量。

将实参的值传递给形参（参数传递过程，后面详细讲解）。

执行函数体中的代码。

遇到return语句时，返回函数的执行结果，并释放为函数分配的内存空间，程序继续执行函数调用处后面的代码。

代码示例 2：函数调用的执行流程演示

#include <iostream>

void printMessage() {
    std::cout << "这是一个无返回值的函数。" << std::endl;
}

int main() {
    std::cout << "开始执行main函数。" << std::endl;
    printMessage(); // 函数调用
    std::cout << "继续执行main函数。" << std::endl;
    return 0;
}

分析代码：在main函数中，首先输出提示信息，然后调用printMessage函数。当调用printMessage函数时，程序跳转到printMessage函数的代码处执行，输出相应信息，执行完后返回main函数，继续执行后面的输出语句。

四、参数传递大揭秘

传值调用

讲解传值调用是最常见的参数传递方式，在传值调用中，实参的值被复制一份传递给形参，函数内部对形参的修改不会影响到实参。

代码示例：

#include <iostream>

void modifyValue(int num) {
    num = num * 2;
    std::cout << "函数内部修改后的值: " << num << std::endl;
}

int main() {
    int value = 5;
    std::cout << "调用函数前的值: " << value << std::endl;
    modifyValue(value); // 传值调用
    std::cout << "调用函数后的值: " << value << std::endl;
    return 0;
}

分析代码：在main函数中定义了变量value，并将其值传递给modifyValue函数的形参num。在modifyValue函数内部对num进行修改，但回到main函数后，value的值并未改变，说明传值调用时形参和实参是相互独立的。

引用调用

介绍引用调用是将实参的引用（即别名）传递给形参，函数内部对形参的修改会直接影响到实参。引用调用使用&符号来声明形参。

代码示例：

#include <iostream>

void modifyValue(int& num) {
    num = num * 2;
    std::cout << "函数内部修改后的值: " << num << std::endl;
}

int main() {
    int value = 5;
    std::cout << "调用函数前的值: " << value << std::endl;
    modifyValue(value); // 引用调用
    std::cout << "调用函数后的值: " << value << std::endl;
    return 0;
}

分析代码：在modifyValue函数中，形参num是实参value的引用。在函数内部对num的修改，实际上就是对value的修改，所以回到main函数后，value的值发生了改变。

指针调用

讲解指针调用是将实参的地址传递给形参，形参是一个指针变量。通过指针，函数可以间接访问和修改实参的值。

代码示例：

#include <iostream>

void modifyValue(int* num) {
    *num = *num * 2;
    std::cout << "函数内部修改后的值: " << *num << std::endl;
}

int main() {
    int value = 5;
    std::cout << "调用函数前的值: " << value << std::endl;
    modifyValue(&value); // 指针调用，传递value的地址
    std::cout << "调用函数后的值: " << value << std::endl;
    return 0;
}

分析代码：在main函数中，将value的地址传递给modifyValue函数的形参num（num是一个指针）。在函数内部，通过解引用指针*num来访问和修改value的值，所以回到main函数后，value的值发生了改变。

五、实践与巩固

练习题目

让学生编写一个函数，计算一个整数的阶乘，函数接受一个整数作为参数，返回该整数的阶乘结果。要求使用递归或迭代的方式实现，并在main函数中调用该函数进行测试。

给出一个包含函数定义、调用和参数传递的程序，其中存在语法错误、参数传递错误等问题，让学生找出并改正，同时添加注释说明修改原因。

互动环节

开展小组竞赛，将学生分成小组共同完成练习题目。完成后，每个小组推选一名代表进行代码展示和讲解，其他小组进行提问和评价，教师进行总结和点评，获胜小组可获得小奖品，如编程书籍、学习用品等。

进行情景模拟编程，教师给出一些生活中需要使用函数的场景，如计算商品打折后的价格、根据时间计算路程等，让学生在规定时间内用函数编写代码实现，然后邀请学生上台分享自己的代码思路，增强学生的编程实践能力和表达能力。

六、回顾与总结

总结

回顾函数的定义语法，包括返回值类型、函数名、参数列表、函数体和return语句的作用。

总结函数调用的方式和执行流程，以及传值调用、引用调用和指针调用的特点和区别。

强调在使用函数时需要注意的事项，如函数的声明和定义的位置、参数类型的匹配、返回值的处理等，以及良好的代码编写习惯对程序正确性和可读性的重要性。

拓展

鼓励学生课后尝试编写更复杂的函数，如函数的嵌套调用（一个函数中调用另一个函数）、函数重载（多个同名函数，参数列表不同）等，进一步加深对函数的理解和应用。

推荐一些编程学习资源，如在线编程学习平台（如慕课网、网易云课堂等）、编程书籍（如《C++ Primer》《Effective C++》等），让学生在课后能继续深入学习函数相关知识，拓宽编程视野，提升编程能力。

七、结束寄语

感谢语

感谢同学们在本节课的积极参与和认真学习，通过本节课的学习，大家对函数的基础概念、定义、调用和参数传递有了深入的理解和掌握。希望大家在今后的编程学习中，能够灵活运用函数，将复杂的问题分解为简单的模块，不断提升自己的编程水平和逻辑思维能力。