C++启蒙笔记(4)---函数

写在前面

• 功能：函数作为编程的模块存在于所有编程语言中，可以调用库函数，也可以自己编写特定功能函数
• 库函数：IDE已经定义和编译好的函数，源代码一般是不可见的，使用标准头文件提供其原型，只需正确调用即可

一、基本函数体

1.模板

示例：求两数乘积

#include 
using namespace std;
	
double cube(double x, double y);	// 函数原型：double cube为返回值类型，double x为形参（parameter）类型
/*************************************************************************************/
int main() 
{
	//....其他语句
	double a = b = 3.14;
	double side = cube(a, b);		// 函数调用：x,y为实参（argument），类型要与形参匹配，否则进行转换
	//...
}
/*************************************************************************************/
double cube(double x, double y)		// 函数定义：伴随特定功能的实现
{
	return x * y;					// return不可为数组
}

2.特性

• 按值传参：方法调用时，传递的参数是实参值的拷贝（double x = a;double y = b;），传递后（x、y和a、b）就互不相关了，通过return语句将函数值带回到临时内存块中，主调函数从中取出数据，随后形参单元及函数体的内存被释放销毁
• 返回值：return语句表明返回值，若函数无返回值，可省略return语句，若也无传入参数，函数原型为void cube()；

3.内联函数

inline double square(double x) { return x * x}			// main外，声明（常规都是单语句），按值传递

double num = square( 3.14 );							// main内，调用（牺牲内存来提高调用速度）

二、函数与数组

1.函数原型（main外）

// 方法1
void arr(int * begin, int * end);				// 传入数组起始指针和结尾指针，在原数组上读写
void arr(const int * begin, const int * end);	// 同上，函数体不可修改数组的值
	
// 方法2
void arr(int * begin, int num);					// 传入数组起始指针和元素个数，在原数组上读写
void arr(const int * begin, int num);			// 同上，函数体不可修改数组的值

2.函数调用（main内）

int week = {1,3,5,7};
int * pweek = week;							// 数组的首地址：&week[4]，数组首元素的地址week或&week[0]

// 方法1
arr(pweek, pweek+4);						// 也可以局部传入arr(pweek, pweek+2)

// 方法2
arr(pweek, 4);								// 也可以局部传入arr(pweek, 2)

3.函数定义（main外）

void arr(const int * begin, int num)
{
	for(int i = 0; i < num; i++)
	{
		cout << *(begin + i) << endl;			// 可以begin++，但不可(*begin)++，因为const
	}											// 因为直接操作数组，所以没有返回值
}

三、函数与字符串

• 字符串：不以空‘\0’字符结尾的char数组只是数组，不是字符串
• 示例（将字符串竖着输出）

  #include 
  using namespace std;
  void fun(const char * pt);					// 函数原型
  /*************************************************************************************/
  int main()
  {
  	const char * pchar = "this is a bird";	// 声明及定义字符串指针pchar
  	fun(pchar);								// 函数调用
  }
  /*************************************************************************************/
  void fun(const char * pt)					// 函数定义
  {
  	while(*pt)								// 功能：按字符扫描字符串，遇到尾部空字符退出
  	{
  		cout << *pt<< endl;
  		pt++;		
  	}
  }
  

四、函数与结构

• 按地址传递（点坐标操作）

  #include 
  using namespace std;
  
  struct point									// 结构模板
  {
  	int x;
  	int y;
  };
  void fun(const point * pt_in, point * pt_out);	// 函数原型需要在结构模板之后
  /*************************************************************************************/
  int main()
  {
  	point pt_1 = { 3,4 };
  	point pt_2 = {};
  	fun(&pt_1, &pt_2);
  	cout << pt_2.x << endl;
  }
  /*************************************************************************************/
  void fun(const point * pt_in, point * pt_out)	// 此处传递的是结构指针，pt_in只读，pt_out修改的是实参
  {
  	cout << pt_in->x << endl;
  	pt_out->x = pt_in->x; 						// 把pt_in的x坐标给pt_out的x坐标
  }
  

• 按值传递（返回结构）

  point pt_3 = fun(pt_1);							// 函数调用：这里就是对副本的操作了
  
  point fun(point pt_in)							// 函数定义：返回结构
  {
  	point total = {};
  	total.x = pt_in.x;
  	return total;
  }
  

五、函数与指针

个人总结：涉及到指针声明的同时赋值的语句，可以这样理解，例如int * pt = &x;等号左侧除指针pt外，其他所有都是在声明指针pt的数据类型，等号右侧是进行初始化的工作，即将&x的值放到指针pt里，若遇非同类型赋值，则会进行隐式转换或报错

1.函数指针

• 函数指针：函数名同时也为这个函数的指针（类型为函数，存储函数入口地址），可用来调用函数和做函数的参数
• typedef：创建类型别名typedef double real;
• 用途：
  • 封装：函数指针可以放在结构体里，不同结构体里可包含相同的函数名不冲突
  • 动态：可以动态设置内容，有灵活性。如：排序中可根据需要传入比较的函数指针，来确定排序规则
• 示例

  #include 
  using namespace std;
  
  typedef void (*pfun)(int);		// 相当于声明了一个数据类型（函数指针pfun）,声明时可仅保留参数的类型
  void pf1(int x);				// 此处声明pf1，若无此句，则无法在主函数给pf2赋值
  /*************************************************************************************/
  int main()
  {
  	pfun pf2 = pf1;				// pf1和pf2都是函数指针，且函数的返回值和参数都要相同才可以这样赋值
  	
  	(*pf2)(3);					// 推荐：函数指针pf2等于pf1，(*pf2)为函数名，使用函数名调用
  	pf2(3);						// 功能同上，函数指针pf2等于pf1，pf1函数指针和函数名相同，故pf2也可直接调用函数
  }	
  /*************************************************************************************/
  void pf1(int x)
  {
  	cout << x << endl;
  }
  

2. 数组与指针

• 常规数组及指针

  int a[3] = {1,3,5};
  int * pt1 = &a[0];				// 返回首个元素的首地址，sizeof(a[0])等于4
  int * pt2 = &a;					// 返回整个数组的首地址，sizeof(a)等于12
  
  cout << &a << endl;				// 输出0x7fff7aa19bfc，此为数组的首地址
  cout << a << endl;				// 输出0x7fff7aa19bfc，此为首元素的地址
  cout << *a << endl;				// 输出1，*解的是首元素的地址
  

  注：上式指针pt1内存储的地址等于pt2，但pt1中存储的类型为数组特定的元素，pt2中存储的类型为整个数组，从sizeof的结果可见
• 数组指针：又名指向数组的指针
  

  int a[3] = {1,3,5};
  
  int (*pt)[3];					// 优先级() > [] > *
  pt = &a;						// pt为指向含有三个整型元素的数组的指针
  // int (*pt)[3] = &a;等同于上面两句
  
  cout << a << endl;				// 输出：0x7fff7aa19bfc
  cout << *pt << endl;			// 输出：0x7fff7aa19bfc
  cout << **pt << endl;			// 输出：1
  

• 指针数组：数组的每个元素的数据类型都是指针
  

  int x = y = z = {};
  int * pt[3];					// 优先级() > [] > *，数组的每个元素数据类型由 int * 确定
  pt[0] = &x;						// x等于*pt[0]
  pt[1] = &y;
  pt[2] = &z;
  
  cout << pt[0] << endl;			// 输出：0x7fffb3b2ca5c
  cout << pt[1] << endl;			// 输出：0x7fffb3b2ca58
  cout << pt[2] << endl;			// 输出：0x7fffb3b2ca54
  

3. 函数指针数组

• 功能：集成多个函数指针到一个数组里，用数组指针调用各个函数
• 建议：以下会常用，建议背下来，函数功能没啥意义，关注写法

  #include 
  using namespace std;
  
  typedef double(*pfun)(int);			// pfun为函数的指针，此类函数特点为返回double，参数为一个int
  double f1(int x);
  double f2(int x);
  /*************************************************************************************/
  int main()
  {
  	// 数组parr存的元素都为pfun这种数据类型，两个位置存放parr[0] = f1,parr[1] = f2
  	pfun parr[2] = { f1,f2 };		
  	
  	// 对parr_1同时声明及初始化，声明parr_1为含有两个pfun类型元素的数组指针，&parr为数组的首地址，parr为首元素的地址
  	pfun (*parr_1)[2] = &parr;	// 将数组的首地址&parr赋值给parr_1，parr_1指向数组parr[2]的首地址(非首元素)
  		
  	parr[0](9);					// 输出f1，parr[0] = f1
  	(*parr_1)[0](9);			// 输出f1，*parr_1等于parr，依据：parr_1的定义赋值语句确定的
  	(**parr_1)(9);				// 输出f1，**parr_1等于(*parr_1)[0]，依据：数组的定义确定的
  	
  	parr[1](9);					// 输出f2，parr[1] = f2
  	(*parr_1)[1](9);			// 输出f2，*parr_1等于parr
  	(*(*parr_1+ 1))(9);			// 输出f2，(*parr_1)[1]等于(*(*parr_1+ 1))
  	
  }
  /*************************************************************************************/
  double f1(int x)
  {
  	cout << "f1" << endl;
  	return 0;
  }
  
  double f2(int x)
  {
  	cout << "f2" << endl;
  	return 0;
  }
  

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