C++Primer第五版【笔记】——第六章 函数
1 基础
1.1 范围和生命期
- 一个名字的范围是指该名字在程序中的作用域，即可见范围。
- 一个对象的生命期是指在程序执行时，对象存在的持续时间。
一个
全局对象的生命期从程序创建时开始，到程序终止时结束。
局部对象的生命期开始于其定义的位置，当程序控制路径越过其所在的作用范围时，生命期结束。加上
static声明的局部对象，其初始化发生在程序第一次执行到该对象的定义之前。其生命期在函数调用结束后仍然持续。
void go()
{
static int i = 1;
++i;
}
int main() {
go();
go();
return 0;
}
1.2 函数声明
函数的声明不带函数体，即将大括号换成分号：
void fun(int, int);一般将函数的声明放在头文件中，定义放在源文件中。源文件需要包含有函数声明的头文件。
2 参数传递
函数调用时的参数传递有两种方式：1. 传值； 2. 传引用。对于占用内存很大的对象，传递引用可以避免大量的空间开销。
2.1 尽可能使用const引用
使用const引用或字面值初始化一个普通的引用是错误的，该规则对于参数的传递也适用。
void go(int &i)
{
}
int main() {
int i = 1;
const int &ri = i;
go(ri); // error
go(10); // error
return 0;
}void go(const int &i)
{
}
int main() {
int i = 1;
const int &ri = i;
go(ri); // ok
go(10); // ok
return 0;
}2.2 传递数组
由于数组的特殊性，在使用数组时，会自动转换成指针。即：
int a[10];
int *p = a;
cout << a[5] << endl; // 等价于 *(p+5)void go(int *pa);
void go(int a[]); // 强调传递的是数组
void go(int a[10]); //
...
int a0 = 0;
int a1[2] = {0,1};
int a2[15] = {0,1};
go(&a0); // ok
go(a1); // ok
go(a2); // okvoid go(int a[10])
{
for (int i=0; i<10; ++i)
cout << a[i] << endl;
}
int main() {
int a1[2] = {0,1};
int a2[15] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15};
go(a1);
go(a2);
return 0;
}
go(a2)调用后，输出数组a2的前10个元素。如果将函数稍作修改，让其输出15个元素，这也未尝不可
void go(int a[10])
{
for (int i=0; i<15; ++i)
cout << a[i] << endl;
}2.2.1 传递数组的时候如何获取数组的长度信息？
- 对于C-风格字符串，我们可以利用末尾的NULL符号判断；
- 使用标准库的风格，指定数组的开始位置和结束位置；
我们知道end指向的是数组的超出末端位置，不能对其引用。void go(int *beg, int *end) { while (beg != end) { cout << *beg++ << endl; } }
利用新规则，我们可以很方便的得到这两个指针int a[10] = {}; go(begin(a), end(a)); - 将数组长度作为形参传递。
2.2.2 数组的引用
可以将形参定义为数组的引用：
void go(int (&ra)[10]); //(&ra)的括号不能省2.2.3 传递多维数组
严格的讲，C++中没有多维数组。所谓的多维数组实际上是指
数组的数组。定义方法如下：
void goMul(int (*paa)[5], int crow)
{
for (int row=0; row < crow; ++row) {
for (int col=0; col < 5; ++col)
cout << paa[row][col] << " ";
cout << endl;
}
}
int main() {
int aa[2][5] = {
1, 2, 3, 4, 5,
6, 7, 8, 9, 10
};
goMul(aa, 2);
return 0;
}2.2.4 main函数参数
int main(int argc, char **argv); 或者 int main(int argc, char *argv[])。
argv 是保存char*类型的指针数组，即保存的C-风格字符串。argc表示字符串数。系统将命令行参数传递给main，argv中的第一个字符串是程序名，或者为空串。可选参数从argv[1]开始。
2.3 可变参数
有时候我们事先不知道要传递多少个参数，像printf库函数就是一个例子。新标准有两种方法实现可变参数方程。
2.3.1 initializer_list 参数
如果所有的参数类型相同，我们可以使用initializer_list模板。| initializer_list |
默认初始化，元素类型为T的空列表 |
| initializer_list |
lst的元素个数可以和initializers一样多；元素是对于的 initializers的副本。列表中的元素是const的 |
| lst2(lst) lst2 = lst |
对initializer_list拷贝或赋值不会复制列表中的元素。复制后 副本和原列表共享元素 |
| lst.size() | 列表中的元素数 |
| lst.begin() lst.end() |
返回lst中第一个元素和过一个最后元素的指针。 |
2.3.2 省略号参数
来源自C语言库中的
varargs.printf是一个很好的例子：
int printf(const char* _Format, ...);
3.函数返回值
返回值为非void的函数必须有返回值。使用
return val;语句返回一个合适的值。
当函数返回一个值的时候，是将返回值赋给一个临时变量，该变量就作为函数调用的结果。
[注意]返回局部对象的引用或指针会导致严重的错误：因为当函数调用结束后，局部对象将被释放，引用为定义的对象是危险的。
如果函数的返回一个引用类型，则该函数调用可以作为
左值；否则为右值。
int &swapXY(int &x, int &y)
{
int temp;
temp = x;
x = y;
y = temp;
return x;
}
int main() {
int x = 10, y = 5;
swapXY(x,y) = 0;
return 0;
}
返回列表类似于列表初始化的规则，使用列表来填充临时返回变量。
string ss(bool state)
{
if (state)
return {"Ok"};
else
return {"Error", "Exit"};
}- 使用数组别名
typedef int arr[10]; using arr = int[10]; arr* func(int i); - 直接定义
Type ( *function(parameter_list) ) [dimension]int (*func(int i)) [10]; - 使用auto
auto func(int i) -> int(*)[10]; - 使用decltype
int arr[10] = {1,2,3}; decltype(arr) *func(int i) { }
4 重载
对于一个函数，与其函数名相同，而参数类型或参数个数不同的函数是其重载函数。
如果判断两个函数是否相同是关键，下面列举的都是相同的函数声明：
int overLoad(int a); // 原函数
int overLoad(int); // 变量名可以忽略
typedef int INT;
int overLoad(INT a); // int 和 INT是相同的类型
float overLoad(int a); // error: 只有返回值不同
int overLoad(const int); // top-level const对于可以传递的实参的类型没有影响
4.1 const_cast与重载
有时候我们可能同时需要一个函数的const版本和非const版本，这时const_cast就很有用了。
const int &go(const int &a)
{
return a;
}
int &go(int &a)
{
return const_cast(go(const_cast(a)));
} 当定义好重载函数以后，需要考虑的就是函数匹配问题。即编译器需要根据实参的类型去匹配应该调用哪个函数。一般可以根据参数个数和类型决定。但是当一些参数可以通过类型转换而与一些函数发生联系时，就不容易匹配了。
4.2 专用特性
4.2.1 默认参数
如果某个参数在大多数情况下的值是固定的，而又希望可以另行指定值。我们可以为参数提供默认的初始化值。
void go(int, int = 10, int = 5);
void go(int i0, int i1 = 10, int i2 = 5)
{
}go(10);
go(10,20);
go(10,20,30);4.2.2 inline函数
inline机制用来优化一些小的、很直接的且调用频繁的函数。inline函数在编译时将会被展开，避免了函数调用带来的额外开销。
比较x,y,z的大小，返回最大值：
inline int maxXYZ(int x, int y, int z)
{
return x > y ?
(x > z ? x : z):
(y > z ? y : z);
}4.2.3 constexpr函数【C++11】
constexpr函数是可以在 常量表达式中使用的函数。constexpr函数与其他函数相比有一些 限制： 返回值类型和每个参数的类型必须是字面值（literal type），函数体中只能包含一个return语句。
constexpr函数默认是内联函数。constexpr函数的函数体可以包含一些在运行时不产生动作的语句，比如：空语句，类型别名，using声明等。constexpr函数可以返回一个非常量的值，但是调用函数的实参必须是常量表达式。
【注】inline函数和constexpr函数的定义一般都放在头文件中。
4.3 调试助手
assert是一个预处理宏。定义：
#define assert(_Expression) (void)( (!!(_Expression))
|| (_wassert(_CRT_WIDE(#_Expression), _CRT_WIDE(__FILE__), __LINE__), 0) )assert一般用于程序的调试，它与NDEBUG标示符相关联，如果该标示符定义了，则assert会失效，即不进行检查。所以assert不能替代程序运行时的逻辑检查或错误检查。
C++预处理器定义了几个有用的变量方便调试：
- __FILE__ string literal containing the name of the file
- __LINE__ integer literal containing the current line number
- __TIME__ string literal containing the time the file was compiled
- __DATA__ string literal containing the data the file was compiled
5 函数匹配
先看一个例子：
void go();
void go(int);
void go(int, int);
void go(double, double = 1.0);
...
go(3.14);
第一步是确认
候选函数。候选函数是指当前可见的（在之前声明过）与调用函数同名的函数。
第二步是从候选函数中选取
可行函数。参数个数必须相同，实参类型必须和形参类型一致或者可以类型转换为一致。在上面的例子中，可以排除没有参数，和有两个int形参的候选函数。有两个double形参的函数因为含有默认初始化，所以可以使用单独一个参数调用。
第三步是从可行函数中选取
最佳匹配函数。衡量匹配度的标准是实参类型与形参类型接近程度。5.6当然与double类型更接近，不需要类型转换，所以上面的例子中应该与go(double, double = 1.0);匹配。
如果有多于一个的参数，则匹配会更复杂。此时选取的最佳匹配函数应该满足：
- 每个参数的匹配情况都不必其他函数差；
- 至少一个参数的匹配比其可行他函数更佳。
如果没有函数满足上面两点，则会产生歧义，即调用出错。比如：go(5, 5,1);就是一个错误的调用。
为了确定最佳匹配，编译器对类型转换进行了排名：
- 准确匹配。包括：形参类型和实参类型相同；实参是从数组或函数类型转换成对应的指针类型；在实参中加入或丢掉顶级const。
- 通过const转换匹配
- 通过类型提升匹配
- 通过算术或指针转换匹配
- 通过类类型转换匹配
6 指向函数的指针
一个函数的类型由它的返回值和参数决定，函数名不是类型的一部分。所以我们可以定义指向函数的指针：
bool cmp(const void *a, const void *b);
bool (*pf)(const void *a, const void *b) = cmp;typedef decltype(cmp) FUNC_TYPE; // FUNC_TYPE *getCmpFunc(); // decltype返回的是函数类型而不是函数指针
using PFUNC_TYPE = bool (*)(const void *, const void *);
PFUNC_TYPE getCmpFunc();
auto getCmpFunc() -> bool (*)(const void *, const void *);