找工作笔试面试那些事儿(2)---函数那些事

作者:寒小阳
时间:2013年8月。
出处:http://blog.csdn.net/han_xiaoyang/article/details/10473845。
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六、函数那些事

函数是C++/C 程序的基本功能单元,当然是笔试面试重点考察内容。函数接口的两个要素是参数和返回值。C 语言中,函数的参数和返回值的传递方式有两种:值传递(pass by value)和指针传递(pass by pointer)。C++语言中多了引用传递(passby reference)。函数的设计必须兼顾功能正确和细节合理。这里对函数的接口设计和内部实现提供了一些参考的规则,同时后面对指针传递和引用传递的差别进行了讨论。

6.1 关于函数参数
函数在设计时其参数的设计有以下一些参考规则:

1)参数的书写要完整,不要贪图省事只写参数的类型而省略参数名字。如果函数没有参数,则用void填充。

例如:

            void SetValue(int width, int height); //  良好的风格 

            void SetValue(int, int);     // 不良的风格 

            float GetValue(void);    //  良好的风格 

            float GetValue();    // 不良的风格

2)参数命名要恰当,顺序要合理。

例如 :

            void StringCopy(char *str1, char *str2); 

就很难搞清楚究竟是把str1 拷贝到str2 中,还是刚好倒过来。

但是写成:

            void StringCopy(char *strDestination,char *strSource);

就明了多了。

3)如果参数是指针,且仅作输入用,则应在类型前加cons t ,以防止该指针在函数体内被意外修改。

例如:

            void StringCopy(char *strDestination,const char *strSource);

4)如果输入参数以值传递的方式传递对象,则宜改用“cons t & ”方式来传递,这样可以省去临时对象的构造和析构过程,从而提高效率。

5)避免函数有太多的参数,参数个数尽量控制在5 个以内。如果参数太多,在使用时容易将参数类型或顺序搞错。

6)尽量不要使用类型和数目不确定的参数。

所以建议大家不要使用C中int printf(const chat *format[, argument] …)形式的定义。

6.2 关于函数返回值
1)不要省略返回值的类型。如果函数没有返回值,那么应声明为void 类型。

2)函数名字与返回值类型在语义上不可冲突。

例如C中getchar原型是int getchar(void),返回值是int 类型而不是char类型,但经常有人写出如下代码:

            char c; 

            c = getchar(); 

            if (c == EOF) 

            … 

3)不要将正常值和错误标志混在一起返回。正常值用输出参数获得,而错误标志用return 语句返回。

我们在实际工作中,为了避免出现误解,我们应该将正常值和错误标志分开。即:正常值用输出参数获得,而错误标志用return 语句返回。例如上例中的getchar就是很好的例子。

4)有时候函数原本不需要返回值,但为了增加灵活性如支持链式表达,可以附加返回值。

例如字符串拷贝函数strcpy 的原型:

            char *strcpy(char *strDest ,const char *strSrc); 

strcpy 函数将strSrc 拷贝至输出参数strDest中,同时函数的返回值又是strDest。这样做并非多此一举,可以获得如下灵活性:

            char str[20]; 

            int  length = strlen( strcpy(str, “Hello World ”) ); 

5)如果函数的返回值是一个对象,有些场合用“引用传递”替换“值传递”可以提高效率。而有些场合只能用“值传递”而不能用“引用传递”,否则会出错。这是一个笔试面试会遇到的知识点。具体举例说来如下:

class String 
{ … 
 // 赋值函数 
     String & operate=(const String &other);   
//  相加函数,如果没有friend修饰则只许有一个右侧参数 
friend  String   operate+( const String &s1, const String &s2);  
private: 
    char *m_data;  
} 

String 的赋值函数operate = 的实现如下:

String & String::operate=(const String &other) 
{ 
  if (this == &other) 
  return  *this; 
  delete m_data; 
      m_data = new char[strlen(other.data)+1]; 
  strcpy(m_data, other.data); 
  return *this;  //  返回的是 *this的引用,无需拷贝过程 
}

对于赋值函数,应当用“引用传递”的方式返回St r i n g 对象。如果用“值传递”的方式,虽然功能仍然正确,但由于return 语句要把 *this拷贝到保存返回值的外部存储单元之中,增加了不必要的开销,降低了赋值函数的效率。例如:

 String a,b,c; 
  … 
  a = b;    //  如果用“值传递”,将产生一次 *this  拷贝 
  a = b = c;  //  如果用“值传递”,将产生两次 *this  拷贝 

String 的相加函数operate + 的实现如下:

String  operate+(const String &s1, const String &s2)   
{ 
  String temp; 
  delete temp.data;  // temp.data 是仅含‘\0 ’的字符串 
  temp.data = new char[strlen(s1.data) + strlen(s2.data) +1]; 
  strcpy(temp.data,  s1.data); 
  strcat(temp.data,  s2.data); 
  return  temp; 
 } 

对于相加函数,应当用“值传递”的方式返回St r i n g 对象。如果改用“引用传递”,那么函数返回值是一个指向局部对象te m p 的“引用”。由 于te m p 在函数结束时被自动销毁,将导致返回的“引用”无效。例如:

                  c = a + b;  

        此时 a + b  并不返回期望值,c 什么也得不到,流下了隐患。

6.3 关于函数内部实现*
事实上,因为函数的功能不同,其内部实现一定是不同的,也无法指定一个统一的标准。这里所谓的内部实现的原则,主要是指的我们可以在函数体的“入口处”和“出口处”严格规范,提高函数的质量。

1)在函数体的“入口处”,对参数的有效性进行检查。我们应该充分理解并正确使用“断言”(assert)来防止非法输入参数。关于断言,后面会单独拿出一小节来说。

2)在函数体的“出口处”,对return 语句的正确性和效率进行检查。

出口处的return语句很容易导致函数出错或者效率低下。有以下几个注意点:

1.return 语句不可返回指向“栈内存”的“指针”或者“引用”,因为该内存在函数体结束时被自动销毁。例:

char * Func(void) 
 { 
    char str[] =  “ hello world ” ; //  str 的内存位于栈上 
  … 
  return  str;  // 将导致错误 
 }

2.要搞清楚返回的究竟是“值”、“指针”还是“引用”。

3.如果函数返回值是一个对象,要考虑 return 语句的效率。例如:

                return String(s1 + s2); 

这是临时对象的语法,表示“创建一个临时对象并返回它”。不要以为它与“先创 建一个局部对象temp 并返回它的结果”是等价的,如

            String temp(s1 + s2); 

            return temp; 

实质不然,上述代码将发生三件事。首先,temp对象被创建,同时完成初始化; 然后拷贝构造函数把temp拷贝到保存返回值的外部存储单元中;最后,temp 在 函数结束时被销毁(调用析构函数)。然而“创建一个临时对象并返回它”的过程 是不同的,编译器直接把临时对象创建并初始化在外部存储单元中,省去了拷贝和 析构的化费,提高了效率。

类似地,我们不要将

                return int(x + y); //  创建一个临时变量并返回它 

写成

                int temp = x + y; 

                return temp; 

由于内部数据类型如int , float,double 的变量不存在构造函数与析构函数,虽然该 “临时变量的语法”不会提高多少效率,但是程序更加简洁易读。

6.4 其他关于函数的建议
1)函数的功能要单一,不要设计多用途的函数。

2)尽量避免函数带有“记忆”功能。相同的输入应当产生相同的输出。再通俗一点说,尽量少使用static变量。

3)仅要检查输入参数的有效性,还要检查通过其它途径进入函数体内的变量的有效性,例如全局变量、文件句柄等。

4)用于出错处理的返回值一定要清楚,让使用者不容易忽视或误解错误情况。

6.5 关于断言
前面提到了在函数的入口处,要使用断言判断输入参数的合法性,那这里专门拿出一节来谈谈断言。断言assert 是仅在Debug 版本起作用的宏,它用于检查“不应该”发生的情况。在运行过程中,如果assert 的参数为假,那么程序就会中止(一般地还会出现提示对话,说明在什么地方引发了assert)。

找工作笔试面试那些事儿(2)---函数那些事_第1张图片

assert 不是一个仓促拼凑起来的宏。为了不在程序的Debug 版本和Rele as e 版本引起差别,assert 不应该产生任何副作用。所以assert 不是函数,而是宏。程序员可以把assert看成一个在任何系统状态下都可以安全使用的无害测试手段。如果程序在asse rt 处终止了,并不是说含有该assert 的函数有错误,而是调用者出了差错,assert 可以帮助我们找到发生错误的原因。

关于断言,也有以下一些建议:

1)使用断言捕捉不应该发生的非法情况。不要混淆非法情况与错误情况之间的区别,后者是必然存在的并且是一定要作出处理的。

2)在函数的入口处,使用断言检查参数的有效性(合法性)。

3)在编写函数时,要进行反复的考查,并且自问:“我打算做哪些假定?”一旦确定了的假定,就要使用断言对假定进行检查。

4)一般教科书都鼓励程序员们进行防错设计,但要记住这种编程风格可能会隐瞒错误。当进行防错设计时,如果“不可能发生”的事情的确发生了,则要使用断言进行报警。

6.6 关于引用和指针
这个绝对是笔试面试爱考察的重点之一。尤其是应聘C++的职位,多少会被问到这个问题。引用是C++ 中的概念,初学者容易把引用和指针混淆一起。例如定义n 为m 的一个引用(reference)。

                 int m; 

                 int &n = m; 

n 相当于m 的别名(绰号),对 n 的任何操作就是对m 的操作。所以n 既不是m 的拷贝,也不是指向m 的指针,其实n 就是m 它自己。

关于引用有一些非常重要的规则,如下:

1)引用被创建的同时必须被初始化(指针则可以在任何时候被初始化)。

2)不能有NULL引用,引用必须与合法的存储单元关联(指针则可以是NULL)。

3)一旦引用被初始化,就不能改变引用的关系(指针则可以随时改变所指的对象)。

C++ 语言中,函数的参数和返回值的传递方式有三种:值传递、指针传递和引用传递。这里再提一下这三种方式吧。

下面是“值传递”的一个例子,由于Func1函数体内的x 是外部变量n 的一份拷贝,改变x 的值不会影响n, 所以n的值仍然是0。

void Func1(int x) 
{ 
  x = x + 10; 
} 
…
int n = 0; 
Func1(n); 
cout <<  “n = ” << n << endl; // n = 0

以下是“指针传递”的一个例子。由于Func2函数体内的x 是指向外部变量n 的指针,改变该指针的内容将导致n 的值改变,所以n 的值成为10。

void Func2(int *x) 
{ 
  (* x) = (* x) + 10; 
} 
… 
int n = 0; 
Func2(&n); 
cout <<  “n = ” << n << endl;   // n = 10 

以下是“引用传递”的示例程序。由于Func3函数体内的x 是外部变量n 的引用,x和n 是同一个东西,改变x 等于改变n ,所以n 的值成为10。

  void Func3(int &x) 
{ 
  x = x + 10; 
} 
… 
int n = 0; 
Func3(n); 
cout <<  “n = ” << n << endl;   // n = 10

在上述例子中,你可能会产生一种感觉,“引用”可以做的任何事情“指针”也都能够做,为什么还要“引用”这东西?

答案是“用适当的工具做恰如其分的工作”。

指针能够毫无约束地操作内存中的如何东西,尽管指针功能强大,但是非常危险。就象一把刀,它可以用来砍树、裁纸、修指甲、理发等等,谁敢这样用? 如果的确只需要借用一下某个对象的“别名”,那么就用“引用”,而不要用“指针”,以免发生意外。比如说,人需要一份证明,本来在文件上盖上公章的印子就行了,如果把取公章的钥匙交给他,那么他就获得了不该有的权利。

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