2.3 函數文件

函數文件是另一種形式的 M 文件，每一個函數文件都是定義的一個函數。事實上，MATLAB提供的標準函數大部分都是由函數文件定義的，這足以說明函數文件的重要性。從使用的角度看，函數是一個“黑箱”，把一些數據送進去，經加工處理，把結果送出來。從形式上看，函數文件區別于命令文件之處，在于命令文件的變量在文件執行完成后保留在工作空間中，而函數文件內定義的變量，只在函數文件內部起作用，當函數文件執行完后，這些內部變量將被清除。因此，在應用函數文件時，只關心函數的輸入和輸出。

2.3.1 基本結構

函數文件由關鍵字function引導，其基本結構為：

說明：以function開頭的一行為引導行，表示該文件是一個函數文件。函數名的命名規則與變量名相同。輸入形參表是函數的輸入參數，可以有多個，用 “逗號” 來分隔；輸出形參表為函數的輸出參數，當輸出形參只有一個時，直接輸入變量名而不用方括號，多個輸出形參用 “逗號” 來分隔。

注意：函數文件編輯結束后，不能像M文件那樣單擊 〈F5〉 鍵或單擊 “運行” 按鈕，而是要直接存盤。

（1）函數文件名

函數文件名通常由函數名再加上擴展名m組成，不過函數文件名與函數名也可以不相同。當兩者不同時，MATLAB將忽略函數名而使用函數文件名，調用函數時以函數文件名為依據。因此，最好把函數文件名和函數名統一，以免出錯。

（2）注釋說明

注釋說明包括以下3部分內容。

1）緊隨函數文件定義行之后，以%開頭的第一行。這一行一般包括大寫的函數文件名和函數功能的簡要描述，供lookfor關鍵詞查詢和help在線幫助用。

2）第一行之后連續的注釋行。通常包括函數輸入、輸出參數的含義及調用格式說明等信息，構成全部在線幫助文本。

3）與在線幫助文本相隔一個空行的注釋行。包括函數文件編寫和修改的信息，如作者、修改日期、版本等內容，用于軟件檔案管理。

（3）return語句

如果在函數文件中插入了return語句，則執行到該語句就結束函數的執行，程序流程轉到調用該函數的位置。通常在函數文件中缺省return語句，這時在被調函數執行完成后自動返回。

2.3.2 函數調用

函數文件編制好后，就可以調用函數進行計算了。函數調用的一般格式為：

需要注意的是，函數調用時各實參出現的順序、個數，應與函數定義時形參的順序、個數一致，否則會出錯。函數調用時，先將實參傳遞給相應的形參，從而實現參數傳遞，然后再執行函數的功能。

【例2-12】 編寫一個函數文件，函數文件和函數名均為datfunction.m，對輸入的兩個數進行加、減運算。

打開文本編輯器或單擊 “新建”→“腳本”，輸入以下程序：

直接存盤后，在MATLAB的命令行窗口調用該函數文件：

也可以通過help來了解該函數，例如在命令行窗口輸入：help datfunction，單擊〈Enter〉 鍵后，顯示：“這是一個計算兩個數和、差的函數。”

在MATLAB中，函數可以嵌套調用，即一個函數可以調用別的函數，甚至調用自身。在調用一個函數的過程中又出現直接或間接地調用該函數本身，稱為函數的遞歸調用。

【例2-13】 有5個人坐在一起，問第5 個人多少歲，他說比第4個人大2歲；問第4個人歲數，他說比第3個人大2歲；問第3個人歲數，他說比第2個人大2歲；問第2個人歲數，他說比第1個人大2歲；最后問第1個人歲數，他說是12歲。求第5個人多大？

打開文本編輯器或單擊 “新建” → “腳本”，輸入以下程序：

直接存盤后，在MATLAB的命令行窗口調用該函數文件：

當函數調用完畢后，可以用who或whos查看工作空間中的變量，也可以查看工作空間窗口（workspace），會發現在工作空間窗口只有 hisage一個變量存在，函數調用過程中的變量都已經釋放。函數有自己的專用工作空間，函數內變量與MATLAB工作空間之間唯一的聯系是函數的輸入和輸出參數。如果函數的輸入參數值發生變化，其變化僅在函數內出現，不影響MATLAB工作空間的其他變量。函數內所創建的變量只駐留在函數的工作空間，而且只在函數執行期間臨時存在，函數調用結束后就釋放了。

2.3.3 參數的可調性

MATLAB在函數調用上有一個與一般高級語言不同之處，就是函數所傳遞參數數目的可調性。憑借這一點，一個函數可完成多種功能。在調用函數時，MATLAB用兩個永久變量nargin和 nargout分別記錄調用函數時的輸入實參和輸出實參的個數。只要在函數文件中包含這兩個變量，就可以準確地知道該函數文件被調用時的輸入輸出參數個數，從而決定函數如何進行處理。

【例2-14】 編寫一個函數文件test，比較輸入1個參數、2個參數和3個參數時的結果。

在命令行窗口輸入以下內容：

2.3.4 全局變量

由于函數文件定義的內部變量只在該函數內有效，這些變量不能直接被另一個函數文件所使用。為了解決這個問題，MATLAB使用全局變量。全局變量的作用域是整個MATLAB工作空間，即全程有效，所有的函數都可以對其進行存取和修改，因此定義全局變量是函數間傳遞信息的一種手段。在函數文件里，全局變量的定義語句應放在變量使用之前，為了便于了解所有的全局變量，一般把全局變量的定義語句放在文件的前部。定義全局變量的方法是使用global函數，其格式為：

值得指出，在程序設計中，全局變量固然可以帶來某些方便，但卻破壞了函數對變量的封裝，降低了程序的可讀性。因而，在結構化程序設計中，全局變量是不受歡迎的。尤其當程序較大，子程序較多時，全局變量將給程序調試和維護帶來不便，故不提倡使用全局變量。如果一定要用全局變量，最好起一個能反映變量含義的名字，以免和其他變量混淆，全局變量名多用大寫字母，并有選擇地以首次出現的M文件的名字開頭，這樣，可把多個全局變量之間不必要的互作用減至最小。

【例2-15】 建立一個函數文件sub，比較下面兩個文件的運行結果，說明全局變量的作用。函數文件如下：

將sub文件保存后，輸入文件1：

運行文件1后，激活命令行窗口，觀看運行結果為：

接下來輸入文件2，內容如下：

運行文件2后激活命令行窗口，觀看運行結果為：

注意：運行完文件1，再運行文件2時，一定要在文件2的開頭加上clear函數，否則結果相同，因為全局變量X已經在工作空間內。