1. Khái niệm và cú pháp cơ bản

Nhiều lúc khi viết chương trình ta có nhu cầu thực hiện nhiều lần một số câu lệnh nào đó, nhưng không nhất thiết là lặp lại nhiều lần liên tiếp nhau mà rải rác trong chuỗi hoạt động của chương trình. Các câu lệnh có thể thực hiện một số thao tác hoặc thực hiện tính toán một giá trị nào đó. Ta có thể đưa một bản sao của các câu lệnh vào mỗi vị trí mong muốn, nhưng rõ ràng điều đó là không hiệu quả. C++ cung cấp một thành phần cho phép ta phối hợp các câu lệnh đó vào một nhóm để có thể dễ dàng sử dụng, đó là hàm.

Thuật ngữ hàm, tiếng Anh là "function", được lấy từ khái niệm trong toán học chỉ một cái mà khi đưa một số giá trị đầu vào, nó sẽ cho ra một giá trị đầu ra tương ứng. Các hàm trong C++ cũng có khả năng làm như vậy thông qua việc thực hiện các thao tác tính toán được xác định bên trong nó.

Cú pháp để tạo ra một hàm (khai báo hàm) có dạng:

<kiểu trả về> <định danh>(<các đối đầu vào>) {
	<các câu lệnh>
}

Lúc này vị trí tốt nhất mà bạn nên đặt cú pháp khai báo hàm là trước phần chương trình chính (tức trước dòng int main()). Cách đặt ở những vị trí khác sẽ tiếp tục được giới thiệu sau.

Ta có thể xác định kiểu số nguyên int hoặc kiểu Boole bool đã học làm kiểu trả về, hoặc nếu ta không muốn trả về một giá trị nào, ta có thể xác định kiểu void. void, nghĩa là "rỗng", là một kiểu không có giá trị nào. Khi ta xác định kiểu void để không trả về giá trị, hàm sẽ chỉ thực hiện các hành động mà không thực hiện tính ra một kết quả nào cả, thuật ngữ thường gọi cho nó là thủ tục (procedure).

Định danh, hay tên, của hàm được đặt tương tự như đối với các biến.

Trong cặp ngoặc tròn () là nơi bạn có thể khai báo một số biến, các biến này sẽ được cung cấp các giá trị đầu vào của hàm, và được gọi là các đối. Cú pháp khai báo một đối đầu vào gồm kiểu của biến và theo sau là tên của biến đó. Nếu có nhiều đối đầu vào, các khai báo được phân cách bằng dấu phẩy ,. Còn nếu không có đối đầu vào nào, bạn để cặp ngoặc trống. Bạn cũng có thể làm cho một biến là biến hằng bằng cách viết thêm const trước kiểu của biến.

Sau cặp ngoặc tròn là cặp ngoặc móc {} nơi bạn viết các câu lệnh sẽ được thực hiện. Bạn có thể sử dụng tất cả các câu lệnh mà bạn đưa vào phần chương trình chính. Ngoài ra, còn có một câu lệnh mới để phục vụ cho tính năng cần thiết của hàm, đó là câu lệnh return với cú pháp:

return <giá trị>;

return có nghĩa là "trả về", thực hiện hai thao tác sau:

1. Lấy giá trị được cung cấp làm kết quả tính toán của hàm.
2. Ngừng toàn bộ hoạt động của hàm.

Nếu kiểu trả về là void, sẽ không có phần giá trị, như vậy câu lệnh sẽ là return;, còn nếu là một kiểu dữ liệu thì ta cần phải viết một biểu thức cho ra một giá trị với kiểu tương ứng.

Ngoài ra, nếu kiểu trả về không phải void thì trong tất cả các trường hợp, câu lệnh return phải được thực hiện để cho một giá trị kết quả của hàm, nếu không chương trình sẽ là không hợp lệ và có hành vi không xác định.

Ví dụ dưới đây khai báo một hàm tìm tổng của các số nguyên từ số nguyên a đến số nguyên b:

int tongKhoangSo(const int a, const int b) {
	int tong{0};
	for (int i{a}; i <= b; i = i + 1) {
		tong = tong + i;
	}
	return tong;
}

2. Sử dụng hàm

Thao tác thực hiện một hàm được gọi là gọi hàm. Cú pháp gọi hàm có dạng:

<định danh hàm>(<các giá trị đầu vào>)

Mỗi giá trị đầu vào là một biểu thức cho ra giá trị có kiểu của đối tương ứng trong khai báo hàm, những giá trị này sẽ được sao chép vào các biến đối đầu vào. Nếu có nhiều giá trị đầu vào, chúng cũng được phân cách bằng dấu phẩy ,. Và nếu hàm không nhận giá trị đầu vào nào thì bạn cũng vẫn cần để cặp ngoặc tròn trống ().

Đối với các hàm trả về giá trị, bản thân cú pháp gọi hàm đại diện cho giá trị trả về của hàm. Có nghĩa là, ta có thể sử dụng cú pháp gọi hàm làm một phần trong biểu thức để sử dụng giá trị trả về của hàm.

Chẳng hạn, muốn viết ra màn hình tổng hai khoảng số từ 5 đến 8 và từ 10 đến 15, ta có thể sử dụng hàm tongKhoangSo ở trên như sau:

std::cout << tongKhoangSo(5, 8) + tongKhoangSo(10, 15);

Một điều cần chú ý là nếu có nhiều lời gọi hàm trong cùng một biểu thức, thứ tự chúng được thực hiện là không xác định. Chẳng hạn nếu có hai hàm, mỗi hàm thực hiện viết ra màn hình một thông báo, thì khi gọi chúng trong cùng một biểu thức, không thể biết chắc được thông báo nào sẽ được viết ra trước.

Đối với các hàm không trả về giá trị (thủ tục) hoặc các hàm có trả về giá trị nhưng ta muốn bỏ qua giá trị đó, ta viết cú pháp gọi và viết vào đằng sau một dấu chấm phẩy ;. Đó là câu lệnh gọi hàm.

3. Hàm main

Sau khi học cú pháp khai báo hàm thì có thể bạn đã nhận ra cú pháp khai báo phần chương trình chính int main() trùng khớp với cú pháp đó. Và thực ra phần chương trình chính đúng là một hàm mang tên main, không nhận giá trị đầu vào và có kiểu trả về int. Hàm này được tự động thực hiện khi chương trình được chạy.

Hàm main có hai điểm đặc biệt sau đây:

1. Bạn không thể tự gọi nó.
2. Một câu lệnh return 0; được ngầm định đặt ở cuối hàm.

Giá trị trả về của main thể hiện sự thành công hay thất bại của chương trình. Giá trị 0 thể hiện chương trình đã hoàn thành suôn sẻ, các giá trị khác thể hiện chương trình đã thất bại và không thể làm tròn nhiệm vụ của mình, những giá trị cụ thể có thể được gán cho những nguyên nhân thất bại khác nhau.

Như vậy, riêng đối với hàm main ta không cần phải viết lệnh return trong những trường hợp bình thường. Tuy nhiên có những lúc ta không muốn trả về giá trị 0 mặc định đó do ta muốn thông báo sự thất bại của chương trình, khi đó ta thực hiện viết câu lệnh return với giá trị trả về mong muốn.

4. Nạp chồng hàm

C++ cho phép khai báo nhiều hàm có định danh giống nhau, ngôn ngữ sử dụng thêm một yếu tố nữa ngoài định danh để phân biệt các hàm là các đối đầu vào. Cụ thể, nếu hai hàm có định danh giống nhau nhưng danh sách kiểu của các đối đầu vào (tức là không tính đến tên các đối) khác nhau thì hai hàm đó là khác nhau. Cơ chế này được gọi là nạp chồng hàm.

Cơ chế này thường được sử dụng để viết các hàm thực hiện chức năng tương tự nhau nhưng được sử dụng với số giá trị đầu vào hoặc kiểu các giá trị đầu vào khác nhau, ví dụ:

void ghiViTri(const int x) {
	std::cout << x;
}

void ghiViTri(const int x, const int y) {
	std::cout << "(" << x << "; " << y << ")";
}

Một điều dễ hiểu là không thể khai báo hai hàm có định danh và danh sách kiểu đối đầu vào giống nhau.