C++Primer学习——6函数-创新互联

6 函数 6.1 函数基础

函数的调用完成两项工作：

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1、实参初始化函数对应的形参

2、将控权转移给被调函数

形参和实参，尽管二者存在对应关系，但是并没有规定实参的求值顺序

函数的返回类型不可以是数组类型，函数类型，可以是指向数组或函数的指针

6.1.1 局部对象

局部变量：形参，函数体内部定义的变量。局部变量会隐藏在外层作用域中同名的其他所有声明

在所有函数体之外定义的对象存在于程序的整个执行过程中

自动对象：只存在于执行期间的对象。当块的执行结束后，块中创建的自动对象的值就变成未定义的了。形参就是一种自动对象。

局部静态对象：在程序的执行路径第一次经过对象定义语句时初始化，并且直到程序终止才被销毁，在此期间即使对象所在的函数结束执行也不会对它有影响。

6.1.2 函数声明

函数声明也称函数原型，一般储存在头文件中

6.1.3 分离式编译

要生成可执行文件，必须告诉编译器我们用到的代码在哪里

$ CC factMain.cc fact.cc
$ CC factMain.cc fact.cc -o main

接下来运行可执行文件，就会执行我们定义的main函数

6.2 参数传递

当形参是引用类型时，我们说它对应的实参被引用传递或者函数被传引用调用，也就是说形参就是实参的别名

当实参的值被拷贝给形参时，形参和实参是两个值。我们称之为值传递或者函数被传值调用

6.2.1 传值参数

当初始化一个非引用类型的变量时，初始值拷贝给变量，此时对变量的改变不会影响实参。

指针形参，当执行拷贝操作时，拷贝的是指针的值，这一点和非引用类型一致。拷贝后就是两个不同的指针，不过此时我们可以通过拷贝指针间接修改它所指向的对象

6.2.2 传引用参数

使用引用可以避免拷贝

拷贝大的类类型对象或者容器对象比较低效，甚至有的类类型就不支持拷贝操作。当类型不支持拷贝操作时，函数只能通过引用形参访问该类型的对象。

**注意：**当函数无需改变引用形参的值，最好将其声明为常量引用

使用引用形参返回额外信息

一个函数只能返回一个值，如果需要同时返回多个值，此时可以考虑引用形参

string::size_type find_char(const string &s, char c, string::size_sype &occurs)//occurs用作返回次数

6.2.3 const形参和实参

实参初始化形参时会忽略顶层const（毕竟常量是可以初始化一个变量的）

void f(const int i) {}
void f(int i) {} //err 重复定义

尽量使用常量引用

1、把函数不会改变的形参定义成（普通）引用是一种比较常见的错误，因为这样会给函数的调用者一个误导，即函数可以修改它的实参的值。

2、使用普通引用也会极大地限制函数所能接受的实参类型。例如：不可以把const对象、字面值或者需要类型转换的对象传递给普通的引用形参

6.2.4 数组形参

数组的两个特殊性质：1、不允许拷贝。2、使用数组时通常会将其转换成指针

**警告：**以数组作为形参的函数也必须确保使用数组时不会越界

数组形参和const

当函数不需要对数组元素执行写操作的时候，数组形参应该时指向const的指针。只有当函数确实要改变元素值的时候，才把形参定义成指向非常量的指针

数组引用形参此时，引用形参绑定到对应的实参上，也就是绑定到数组上

//形参是数组的引用，维度是类型的一部分
void print(int (&arr)[10]) {
    for (auto elem :arr)
        cout<< elem<< endl;
}
&arr两端的括号必不可少
f(int &arr[10]) // err 将arr声明成了引用的数组 不存在引用的数组
f(int (&arr)[10]) // arr是具有10个整数的整型数组的引用
但是这一做法限制了print函数的可用性，我们只能将函数作用于大小为10的数组

6.2.6 含有可变形参的函数

如果所有的实参类型相同，可以传递一个名为initializer_list的标准库类型；如果实参的类型不同，我们可以编写一种特殊的函数，也就是可变参数模板

//类似于vector，定义initializer_list对象时，必须说明列表中所含元素的类型
initializer_listls; //initializer_list的元素类型时string
void error_msg(initializer_listil) {
    for (auto beg = il.begin(); beg != il.end(); ++beg)
        cout<< *beg<< " ";
    cout<< endl;
}
//expected和actual是string对象
if (expected != actual)
    error_msg({"functionX", "expected", "actual"});
else
    error_msg({"functionX", "expected"});

省略形参：应该仅仅应用于C和C++通用的类型。特别需要注意的是，大多数类类型的对象在传递给省略符形参时都无法正确拷贝

省略符形参只能出现在形参列表的最后一个位置

void foo(parm_list, ...); void foo( ...);

6.3 返回类型和return语句

return语句有两种形式：return; return expression;

6.3.2 有返回值函数

在含有return语句的循环后面应该也有一条return语句，如果没有的话该程序就是错误的。

值是如何被返回的：返回的值用于初始化调用点的一个临时量，该临时量就是函数调用的结果

string f();返回一个副本或者一个未命名的string对象 拷贝

const string &f();返回const string的引用，不管是调用函数还是返回结果都不会真正拷贝string对象 不拷贝

不要返回局部对象的引用或指针

函数一旦完成，它所占用的储存空间也就随即释放，那么局部变量的引用以及局部对象的指针也就不存在。

引用返回左值 调用一个返回引用的函数得到左值，其他返回类型得到右值

列表初始化返回值 C++11新标准规定，函数可以返回花括号包围的值的列表

6.3.3 返回数组指针

定义一个返回数组的指针或引用的函数比较繁琐，但是有一些方法可以简化这一任务，其中最直接的方法是使用类型别名

typedef int arrT[10]; //arrT是一个类型别名，它表示的类型是含有10个整数的数组
using arrT = int[10]; //上述的等价声明
arrT* func(int i);    //func返回一个指向含有10个整数的数组的指针

int arr[10];          //
int *p1[10];          //p1是一个含有10个指针的数组
int (*p1)[10] = &arr; //p2是一个指针，指向含有10个整数的数组  （同类型别名）

int (*func(int i))[10];//同上

使用尾置返回类型

C++11新标准 任何函数定义都能使用尾置返回，但是这种形式对于返回类型比较复杂的函数最有效，比如返回类型是数组的指针或数组的引用。

为了表示函数真正的返回类型跟在形参列表之后，我们在本应该出现返回类型的地方放置一个auto

auto func(int i) ->int(*) [10]真正的返回类型int(*) [10]

使用decltype(返回操作数的具体类型)

int odd[] = {1,2,3,4};
decltype(odd) *arrPtr(int i){ }
//decltype并不负责把数组类型转换成对应的指针，所以decltype的结果是数组，另外要再加一个*

6.4 函数重载

如果同一作用域内的几个函数名字相同但形参列表不同，我们称之为重载函数。不允许两个函数除了返回类型外其他所有的要素都相同。

重载和const形参

一个拥有顶层const的形参无法和另一个没有顶层const的形参区分开来

int f(Phone);
int f(const Phone);   //重复声明了int f(Phone);

int f(Phone*);
int f(Phone* const);   //重复声明了int f(Phone*);

int f(Phone&);
int f(const Phone&);   //新函数，作用于常量引用

int f(Phone*);
int f(const Phone*);   //新函数，作用于指向常量的指针

编译器可以通过实参是否是常量来推断应该调用哪个函数。

const_cast和重载

const_cast的目的是重载

调用重载函数时有三种可能：最佳匹配、误匹配、二义性调用

6.4.1 重载于作用域

如果我们再内层作用域中声明名字，它将隐藏外层作用域中声明的同名实体。

6.5 特殊用途语言特性 6.5.1 默认实参

一旦某个形参被赋予了默认值，它后面的所有形参就必须有默认值

当设计含有默认实参的函数时，其中一项任务是合理设置形参的顺序，尽量让不怎么使用默认值的形参出现在前面，而让使用默认值的形参出现在后面。另外，函数的后续声明只能为之前那些没有默认值的形参添加默认实参，而且该形参右侧的所有形参都必须有默认值。

6.5.2 内联函数和constexpr函数

将函数指定为内联函数，通常就是将它在每个调用点上“内联地”展开。一般来说，内联机制用于优化规模小、流程直接、频繁调用地函数。

constexpr函数是指能用于常量表达式（不一定必须是常量表达式）的函数。函数的返回类型及所有形参的类型都得是字面值类型，而且函数中必须有且只有一条return语句

6.5.3 调试帮助

assert预处理宏

所谓预处理宏就是一个预处理变量，类似于内联函数。

NDEBUG预处理变量

如果定义了NDEBUG，assert什么也不做

$ CC -D NDEBUG main.C 等价于在main.c文件一开始写#define NDEBUG

6.6 函数匹配

1、选定本次调用对应重载函数集，集合中的函数称为候选函数

2、考察本次调用提供的实参，然后从候选函数中选出能被实参调用的函数，新选出的函数称为可行函数

3、从可行函数中寻找本次调用最匹配的函数

匹配成功的条件：

• 该函数每个实参的匹配都不劣于其他可行函数需要的匹配
• 至少有一个实参的匹配优于其他可行函数提供的匹配

6.7 函数指针

bool (*pf)(const string&, const string&); //未初始化

(*pf)两端的括号必不可少，不然就是一个返回值为bool指针的函数

函数指针形参

形参可以是指向函数的指针

返回指向函数的指针

using F = int(int*, int);    //F是函数类型，不是指针
using PF = int（*）(int*, int); //PF是指针类型

法1：
PF f1(int);  
F f1(int);  //err 不可以返回一个函数
F *f1(int);

法2：
int (*f1(int))(int*, int);

法3：尾置返回
auto f1(int) ->int (*)(int*, int);

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