第 20 讲 · 函数 + 数组 / vector

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本节课目标

把模块四的函数和模块五的容器接到一起：学会把 vector 传给函数，理解传值会整份拷贝这个坑，再学一个新工具——引用 &，让函数能真正改动外面的容器。

开场

main 又变长了

📖 理论讲解

上节课末尾的问题

上节课把学生信息打包进了 struct，数据是整齐了，但录入、打印、统计的代码还是一股脑堆在 main 里：

messy_main.cpp CPP

int main() {
    std::vector<Student> students;

    // 录入……十几行
    // 打印……十几行
    // 求平均分……十几行
    // 找最高分……十几行

    return 0;   // main 已经长到要滚屏才能看完了
}

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这正是第 11 讲抱怨过的毛病

一个 main 什么都干，就很难读、很难改、更难复用。第 11 讲的解决办法今天照样管用：把每件事拆成一个函数。只是这次要传给函数的，不再是一个 int，而是一整个 vector——这里有个新坑要踩。

第一段

把 vector 传给函数

📖 理论讲解

写法和传普通变量一样

参数类型写成 std::vector<Student>，调用时把容器名传进去，函数里就能像用普通 vector 一样遍历它：

print_all.cpp CPP

void printAll(std::vector<Student> students) {
    for (int i = 0; i < students.size(); i++) {
        std::cout << students[i].name << "：" << students[i].score << std::endl;
    }
}

int main() {
    std::vector<Student> students = {{"小明", 90}, {"小红", 85}};
    printAll(students);   // 一行调用，代替一整个循环
    return 0;
}

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只读的操作，这样写就够用

printAll 只是读数据打印出来，不修改任何东西，所以这样写完全正确，能跑出正确结果。但如果函数需要改动容器，问题就来了——下面就是这个坑。

第二段

坑：函数改不动外面的 vector

📖 理论讲解

第 11 讲的规矩，对容器同样成立

第 11 讲学过：函数拿到的是实参的一份拷贝，在函数里改形参，不影响外面。当时的例子是 int，现在换成 vector，规矩一模一样：

copy_problem.cpp CPP

void addOne(std::vector<int> v) {
    v.push_back(999);   // 改的是函数内部那份拷贝
}

int main() {
    std::vector<int> nums = {1, 2, 3};
    addOne(nums);
    std::cout << nums.size() << std::endl;   // 还是 3，不是 4！
    return 0;
}

🚫

push_back 明明执行了，为什么没效果

因为 addOne 拿到的 v 是 nums 的复制品—— push_back 加进去的 999，加在了这份复制品上。函数一结束，复制品就被丢掉了，main 里的 nums 从头到尾没被碰过。

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而且，拷贝一整个容器很浪费

int 拷贝一下无所谓，但如果 vector 里装着几千个学生，每次调用函数都要把这几千个学生完整复制一遍，既慢又占内存。所以哪怕只是只读的 printAll，也有改进的余地。

第三段

引用 &：让函数直接操作原件

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类型后面加一个 &

在参数类型后面加上 &，这个参数就变成了引用—— 不再复制一份，而是直接给原来那个变量起了个别名。函数里对它做的任何改动，都实实在在落在 main 的那个容器上：

ref_version.cpp CPP

void addOne(std::vector<int>& v) {   // 注意类型后面多了一个 &
    v.push_back(999);   // 现在改的就是 main 里的那个 nums
}

int main() {
    std::vector<int> nums = {1, 2, 3};
    addOne(nums);
    std::cout << nums.size() << std::endl;   // 4，改动生效了
    return 0;
}

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一个字符的差别，行为天差地别

std::vector<int> v：拷贝，函数里改了不算数。
std::vector<int>& v：引用，函数里改了就是真改。
差别只有一个 &，但这是本节课最需要盯住的细节。

⚡ 动手实操约 10 分钟

亲手对比两种写法

把 copy_problem.cpp 补成完整程序（记得 #include <vector>）并运行，确认打印出的是 3。

然后只加一个 &，别的一个字都不改，再运行一次。
确认这次打印的是 4——一个字符改变了整个程序的行为。

第四段

只读就加 const，一个好习惯

📖 理论讲解

既想省掉拷贝，又不想手滑改坏数据

像 printAll 这种只读函数，我们希望：用引用省掉拷贝，但又明确表示不会修改。这时在类型前面加 const：

const_ref.cpp CPP

// 只读：加 const，表示"我保证不改它"
void printAll(const std::vector<Student>& students) {
    for (int i = 0; i < students.size(); i++) {
        std::cout << students[i].name << std::endl;
    }
}

// 要改：只加 &，不加 const
void addStudent(std::vector<Student>& students, Student s) {
    students.push_back(s);
}

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const 是写给编译器看的承诺

加了 const 之后，万一你在函数里手滑写了 students.push_back(…)， 编译器会直接报错，而不是等程序跑起来才发现数据被改坏了。这是让编译器帮你挡错误的好习惯。

📖 理论讲解

三种写法，怎么选

写法	会拷贝吗	什么时候用
vector<T> v	会，慢	基本不用（除非真想要一份独立副本）
vector<T>& v	不会	函数需要修改容器时
const vector<T>& v	不会	函数只读容器时

记一句话：传容器，默认就加 &；不改它，就再加 const。

实现

重新组织：一个函数干一件事

📖 理论讲解

把 main 拆干净

把录入、打印、算平均分各封装成一个函数，main 就只剩下一条清晰的主线，一眼能看完：

organized.cpp CPP

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

struct Student {
    std::string name;
    int score;
};

// 录入 n 个学生，装进 students
void inputStudents(std::vector<Student>& students, int n) {
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        Student s;
        std::cout << "第 " << (i + 1) << " 个学生姓名：";
        std::cin >> s.name;
        std::cout << "分数：";
        std::cin >> s.score;
        students.push_back(s);
    }
}

// 打印全部学生
void printAll(const std::vector<Student>& students) {
    for (int i = 0; i < students.size(); i++) {
        std::cout << students[i].name << "：" << students[i].score << std::endl;
    }
}

// 算平均分并返回
double averageScore(const std::vector<Student>& students) {
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < students.size(); i++) {
        sum += students[i].score;
    }
    return sum / (double)students.size();
}

int main() {
    std::vector<Student> students;

    int n;
    std::cout << "有多少个学生？";
    if (!(std::cin >> n) || n <= 0) {
        std::cout << "人数必须是正整数。" << std::endl;
        return 1;
    }

    inputStudents(students, n);
    printAll(students);
    std::cout << "平均分：" << averageScore(students) << std::endl;

    return 0;
}

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逐段看

inputStudents 要往容器里加东西，所以用 &（不加就白忙一场）；printAll 和 averageScore 只读，所以用 const &——三个函数的参数写法差别，正好对应它们各自要干的事。

现在的 main 只有六七行，读一遍就知道整个程序在干什么。想加新功能（比如找最高分），只要再写一个函数、在 main 里加一行调用。

实战

动手写四个函数

练习 20-1

求总分函数

写一个 int totalScore(const std::vector<Student>& students)，返回所有学生分数的总和，在 main 里调用并打印。

练习 20-2

统计及格人数

写一个 int countPassed(const std::vector<Student>& students)，返回分数大于等于 60 的学生人数。

提示：遍历 + 计数器，只是这次把它包进了函数里。

练习 20-3

全班加分

写一个 void addBonus(std::vector<Student>& students, int bonus)，给每个学生的分数都加上 bonus 分。调用前后各打印一次全班成绩，确认真的改动了。

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想一想

这个函数该不该加 const？如果加了会怎样？

练习 20-4

返回最高分的学生

写一个 Student findTop(const std::vector<Student>& students)，用打擂台算法找出分数最高的学生，把整个 Student 返回， main 里拿到后打印他的姓名和分数。

提示：函数的返回类型可以是 struct—— 和返回 int、double 没有本质区别。

收尾

小结

📖 理论讲解

这节课你掌握了

能力	用到的工具
把容器交给函数处理	参数写 `std::vector<T>`
让函数真能改动容器	引用 `std::vector<T>&`
只读时省掉拷贝又防手滑	`const std::vector<T>&`
让 main 保持简短清晰	一个函数只干一件事

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下节课预告

到这里，第一阶段的语法就全部学完了——变量、判断、循环、函数、数组 / vector、struct、引用。下节课做一次系统复习，把这些串成一张完整的知识地图，为后面两节的综合项目做准备。