第8章将详细介绍函数，但在此之前仍可以使用标准库中的一些函数。下面将简要讨论使用函数的场合和函数的一些术语。

函数是一个自包含的被命名的代码块，执行某个特定的任务，这常常要对所提供的数据执行一些操作，再把操作的结果返回给程序。如果函数返回了一个数字值，该函数就可以像一般的变量那样参与算术表达式。一般情况下，函数的调用如下：

FunctionName(argument1, argument2, …)

根据所使用的函数，可以为它提供0个、1个或多个值，在程序中调用该函数时，应把这些值放在函数名后面的括号中。以这种方式传送给函数的值称为变元。与C++中的所有值一样，传送给函数的变元和函数返回给程序的值都是有类型的，必须遵循其类型的规则，才能正确使用函数。

在源文件的开头为头文件<cstdlib>添加#include指令，就可以访问几个应用于整数的数字函数了。这个头文件的内容与原来的C库头文件stdlib.h相同。下面将通过几个例子语句来学习这些函数。

abs()函数返回变元的绝对值，其变元可以是int类型或long类型。数字的绝对值就是不包括符号的数值部分，所以负数的绝对值就是其数字，但符号是正的，而正数的绝对值是其本身。abs()函数返回的值与变元有相同的类型，例如：

int value = -20;

int result = std::abs(value); // Result is 20

头文件<cstdlib>还定义了labs()函数，它也生成long类型的变元的绝对值。包含这个函数的原因是旧式的C程序可能使用它，但最好只使用abs()函数。

div()函数有两个变元，它们的类型都是int，该函数返回第一个变元除以第二个变元的结果，相除的余数采用div_t类型的结构形式。后面将详细介绍结构，现在通过一个例子学习如何访问div()函数返回的商和余数：

int value = 93;

int divisor = 17;

div_t results = std::div(value, divisor); //Call the function

std::cout << "\nQuotient is" << results.quot; //Quotient is 5

std::cout << "\nRemainder is" << results.rem; //Remainder is 8

前两个语句定义了变量value和divisor，并给它们指定初始值93和17。下一个语句调用div()函数，对value除以divisor。函数返回的结果是div_t类型的结构，它存储在变量results中，该变量也是div_t类型。在第一个输出语句中，在results名称的后面加上quot，并用一个句点隔开，以访问results中的商，这个句点叫作成员访问运算符，这里使用它访问results结构的quot成员。同样，在最后一个语句中，使用成员访问运算符输出余数，它可以通过results结构的rem成员来获得。div_t类型的所有结构都有quot成员和rem成员，使用成员访问运算符总是可以访问它们。

注意可以直接把字面量用作div()函数的变元。此时，调用函数的语句如下：

div_t results = std::div(93, 17);

ldiv()函数执行的操作与div()函数相同，但其变元是long类型。返回的结果是ldiv_t类型的结构，其成员quot和rem也是long类型。

注意：

<cstdlib>头文件是从C继承来的，所以许多实现方式包含了原来C函数的定义，它们没有在std命名空间中定义，所以函数名不使用std限定符。这将允许C程序在相同的环境下编译和执行，但在C++中编码时，应给这些函数加上std限定符。

生成随机数

在程序中生成随机数是非常有用的。例如游戏程序中就需要有随机性，否则它们很快让人厌烦。<cstdlib>头文件定义了一个生成随机整数的函数rand()。更明确地说，该函数会生成伪随机整数。根据定义，随机数是不能预测的，所以数字算法生成的任意序列数字都不是真正随机的，只是表面上看起来像是随机的而已。但是，理解了这一点后，就可以把rand()函数生成的数字看作随机数。注意rand()不是一个杰出的随机数生成器，许多应用程序都使用更专业的随机数生成器。

rand()函数把一个随机整数返回为int类型。该函数不需要任何变元，所以可以按照如下方式使用它：

int random_value = std::rand(); //A random integer

这里把rand()函数返回的整数存储在变量random_value中，也可以在算术表达式中使用它，如下所示：

int even = 2 * std::rand();

rand()函数返回的值是从0到RAND_MAX之间的一个值。RAND_MAX是一个在<cstdlib>中定义的符号。在代码中使用RAND_MAX时，编译器会用一个整数值代替它。在一些系统中，它表示值0x7fff，在另外一些系统中，它有不同的值，它至多可以是0x3fffffff，这是可以存储为int类型的最大整数。如果RAND_MAX的值是0x3fffffff，就不能像以前那样，把rand()生成的值乘以2，这可能会生成不正确的结果。下一章将解决这个问题。

RAND_MAX由一个预处理的宏定义(第10章介绍预处理的宏)，它不在std命名空间中，所以使用时不需要限定名称。由宏定义的任何符号都不在std命名空间中，因为它不是一个表示什么的名称。在编译器开始编译代码时，这样的符号就不再出现，因为它已经在预处理阶段被其他内容替代了。

数字序列的随机化

使用前面介绍的rand()，数字序列总是相同的，这是因为该函数在生成随机数的算法中使用默认的种子值。这非常适合于测试，但一旦有了可以工作的游戏出现，就希望每次运行程序时都有不同的序列。为此，可以修改用于生成随机数的种子值，方法是把一个新的种子值作为整数变元传送给在<cstdlib>中定义的srand()函数，例如：

std::srand(13); //Set send for rand to 13

srand()函数的变元必须是unsigned int类型的值。前面的语句将使rand()产生一个与默认不同的序列，但我们真正需要的是在每次执行程序时，都要从rand()函数中用一个随机种子生成不同的序列。幸好，计算机的时钟是随机种子值的一个很好的来源。

<ctime>标准库头文件定义了几个与日期和时间相关的函数。这里要介绍time()函数，因为这就是获得随机种子值的方式。time()函数返回自从1970年1月1日以来过去的秒数。如果使用这个秒数作为种子，每次执行程序时都会使用不同的种子值，这个值返回为time_t类型，这个类型是在标准库中定义的，等价于一个整数类型，通常是long类型。返回类型指定为time_t类型，就为不同C++实现方式处理返回值类型提供了一定的灵活性。可以使用time()函数为随机数序列创建种子，如下所示：

std::srand((unsigned int)std::time(0));

这里要注意几个问题。time()函数的变元是0，该变元还有另外一种可能，但这里不需要，所以忽略它。子表达式(unsigned int)把time()函数的返回值转换为unsigned int类型，这是srand()方法需要的变元类型。没有它，这个语句就不会编译。类型转换在以后介绍。

下面用一个例子来说明随机数的生成。

程序示例2.5—— 生成随机整数

下面是代码：

//Program 2.5 Using Random Integers

#include <iostream>

#include <cstdlib>

#include <ctime>

using std::cout;

using std::endl;

using std::rand;

using std::srand;

using std::time;

int main() {

const int limit1 = 500; //Upper limit for on set of random values

const int limit2 = 31; //Upper limit for another set of values

cout << "First we will use the default sequence from rand(). \n ";

cout << "Three random integer from 0 to " << RAND_MAX << ": "

<< rand() << " " << rand() << " " <<rand() << endl;

cout << endl << "Now we will use a new seed for rand().\n ";

srand((unsigned int)time(0)); //Set a new seed

cout << "Three random integer from 0 to " << RAND_MAX <<": "

<< rand() << " " <<rand()<<" " << rand()<<endl;

return 0;

}

结果如下：

First we will use the default sequence from rand().

Three random integer from 0 to 32767: 6334 18467 41

Now we will use a new seed for rand().

Three random integer from 0 to 32767: 4610 32532 28452

例子的说明

这是rand()函数的一个简单用法，首先使用默认种子开始序列：

cout << "A random integer from 0 to " << RAND_MAX << ": "

<< rand() << endl;

对rand()的每次调用都返回一个0到RAND_MAX之间的数值，这个函数调用三次，就会获得三个随机整数序列。

接着，使用下面的语句把种子值设置为系统时钟的当前值：

srand((unsigned int)time(0)); //Set a new seed

在每次执行程序时，这个语句都会设置一个不同的种子，接着重复前面用默认种子集执行的语句，因此，每次运行这个程序时，第一组总是生成相同的结果，而第二组的输出应是不同的。