《C++ Primer》第6章 函数（一）

参考资料：

• 《C++ Primer》第5版
• 《C++ Primer 习题集》第5版

6.1 函数基础（P182）

典型的函数定义包括：返回类型（ return type ）、函数名字、0 个或多个形参（ parameter ）组成的列表、函数体。其中函数体为语句块。

我们通过调用运算符执行函数。调用运算符的形式是一对圆括号，作用于函数或指向函数的指针，圆括号之内是实参(argument)列表，实参用来初始化函数的形参。调用表达式结果的类型就是函数的返回类型。

调用函数

函数调用完成两项工作：

1. 用实参初始化函数的形参。
2. 将控制权移交到被调用函数。

形参和实参

实参和形参一一对应，但没有规定求值顺序。

实参的类型必须与对应的形参匹配，实参的数量和形参一致。

函数的形参列表

形参列表可以为空，但不能省略：

void f1() { /* ... */ }
void f2(void) { /* ... */ }

每个形参都是含有一个声明符的声明，函数最外层作用域的局部变量不能和函数形参同名。

形参名不是必须的，如果某个形参在函数中不会被用到，可以不对其命名。

函数的返回类型

函数的返回类型不可以是数组或函数（因为这两种类型不支持拷贝操作？），但可以是指向数组或函数的指针。

6.1.1 局部对象（P184）

• 名字的作用域是程序文本的一部分，名字在其中可见。
• 对象的生命周期是程序执行过程中该对象存在的一段时间。

形参和函数体内部定义的变量称为局部变量（local variable），这些变量只在函数内部可见，且会隐藏外层作用域中的同名变量。

在所有函数体之外定义的对象在程序启动时被创建，直到程序结束才会销毁。

自动对象

我们把只存在于块执行期间的对象称为自动对象（automatic object）。

局部静态对象

如果想令局部变量的生命周期贯穿函数调用及之后的时间，可以使用 static 将其定义成局部静态对象（local static object）。局部静态对象在程序第一次经过其定义语句时初始化，直到程序结束才销毁：

int count_calls(){
    static int cnt = 0;
    return ++cnt;
}

如果局部静态变量没有显式的初始值，将执行值初始化。

6.1.2 函数声明（P186）

函数只能定义一次，但可以声明很多次。函数的声明和定义非常相似，区别在于无须函数体也无须形参的名字，用分号代替即可。

函数最好在头文件中声明，在源文件中定义。

6.1.3 分离式编译（P186）

C++ 语言支持分离式编译，即把程序分隔到多个文件中，每个文件独立编译。

编译和链接多个源文件

6.2 参数传递（P187）

形参的初始化机制和变量初始化一样，如果形参是引用类型，它将绑定到对应的实参上，否则将实参的值拷贝给形参。

6.2.1 传值参数（P187）

指针形参

指针形参初始化时和其他非引用类型一样执行拷贝操作，拷贝之后两个不同的指针指向同一个对象。

在 C++ 中，建议使用引用形参代替指针形参

6.2.2 传引用参数（P188）

使用引用避免拷贝

当某些对象拷贝效率较低或不支持拷贝时，可以使用引用形参访问该类的对象。如果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

6.2.3 const形参和实参（P190）

当形参具有顶层 const 属性时，传入常量还是非常量都是可以的，换句话说，形参中的顶层 const 属性在初始化时被忽略了。

C++ 允许我们定义若干相同名字的函数，前提是这些函数应有不同的形参列表：

void func(const int ci);
void func(int i);     // 错误

指针或引用形参与const

尽量使用常量引用

把函数不会改变的形参定义成普通引用是一种常见的错误，这样做会让人误认为函数可以修改这个对应实参的值，同时还会限制能接受的实参类型（不能把 const 对象、字面值、需要类型转换的对象传递给普通引用形参上）。

6.2.4 数组形参（P193）

由于数组不支持拷贝，所以数组不能作为函数的返回类型；由于数组名通常会转换成指针，所以我们向函数传递一个数组时，实际上传递的是指向首元素的指针。

尽管不能通过值传递的方式传递数组，但 C++ 允许我们把形参写成数组形式：

// 下面三个函数是等价的，唯一的形参都是const int*
void print(const int*);
void print(const int[]);
void print(const int[10]);    // 这里的10其实没啥用

无论 print 函数使用上述的哪种方式声明，编译器只检查传入的参数是否是 const int* 。也就是说，将数组当作实参传递给函数时，会自动转化为指向首元素的指针。

使用标记指定数组长度

数组本身包含一个结束标记，如 C 风格字符串。

使用标准库规范

利用 begin() 和 end() 传递数组的首元素指针和尾后指针。

显式传递一个表示数组大小的形参

数组形参和const

当不需要改变数组元素时，应该将数组形参设为指向 const 的指针。

数组引用形参

当形参为数组的引用时，数组的维度就成了类型的一部分：

void print(int (&arr)[10]);    // 限制实参必须为维度为10的数组

传递多维数组

由于 C++ 中多维数组实际上是数组的数组，所以多维数组除第一维外均不可以忽略：

void print(int (*matrix)[10]);
void print(int matrix[][10]);    // 因为编译器会忽略第一个维度，所以声明时最好不写

6.2.5 main：处理命令行选项（P196）

int main(int argc, char *argv[]) { ... }

argc 表示 argv 数组中字符串的数量。当实参传递给 main 函数后，argv 的第一个元素指向空串或程序的名字，接下来的元素依次为命令行提供的实参，最后一个指针的下一个元素为 0 。如命令：

prog -d -o ofile data0

argv 数组中的内容为：

argv[0] = "prog";    // 程序名，也可能是空串
argv[1] = "-d";     // 实参实际上argv[1]开始
argv[2] = "-o";
argv[3] = "ofile";
argv[4] = "data0";
argv[5] = 0;

6.2.6 含有可变形参的函数（P197）

initializer_list实参

如果所有实参类型相同，但数量不固定，我们可以使用名为 initializer_list 的标准库类型作为形参。initializer_list 定义在同名头文件中

initializer_list 中的元素永远是常量。

void error_msg(initializer_list<string> il){
    for(auto beg = il.begin();beg!=il.end();++beg){
        cout << *beg << ' ';
    }
    cout << endl;
}

// 调用方式
error_msg({"functionX", expected, actual});

省略符形参

省略符形参是为了便于 C++ 程序访问某些 C代码而设置的，省略符只能出现在形参列表的最后一个位置：

void foo(pram_list, ...);
void foo(...);

6.3 返回类型和return语句（P199）

return;
return expression;

6.3.1 无返回值函数（P200）

没有返回值的语句只能用于返回值为 void 的函数中。返回值为 void 的函数最后一句后面会隐式执行 return 。

返回值为 void 的函数也能返回使用第二种类型的 return 语句，但 expression 必须为另一个返回 void 的函数。

6.3.2 有返回值函数（P200）

在含有 return 语句的循环后面也应该有一条 return 语句。如果没有的话该程序就是错误的，而许多编译器无法发现这个错误。

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。

返回值也可以是引用类型：

const string &shorterString(const string s1, const string s2){
    return s1.size() <= s2.size() ? s1 : s2;
}

不要返回局部对象的引用或指针

函数完成后，它所占用的空间也会被释放掉。

返回类类型的函数和调用运算符

调用运算符的优先级和点运算符和箭头运算符相同，满足左结合律。

引用返回左值

函数的返回类型决定函数调用是否为左值，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 规定，函数可以返回花括号包围的值的列表。如果列表为空，临时量执行值初始化。

vector<string> example{
    return {'hello', 'world'};
}

主函数main的返回值

main 函数是唯一返回类型不是 void 但可以没有 return 语句的函数，编译可以隐式插入一条返回 0 的 return 语句。

main 函数返回 0 表示执行成功，其他值表示执行失败。cstdlib 头文件定义了 EXIT_FALLURE 和 EXIT_SUCCESS 两个预处理变量，用来表示 main 函数执行的失败与成功。

递归

main 函数不能调用自己。

6.3.3 返回数组指针（P205）

虽然函数不能返回数组，但可以返回数组的指针或引用：

typedef int arrT[10];    // arrT是含有是个整数的数组类型
arrT* func(int i);    // 使用类型别名可以简化表达式

func 函数接受一个 int 实参，返回一个指向包含 10 个 int 的数组的指针。

声明一个返回数组指针的函数

如果在声明 func 函数时不想使用类型别名，则可以按照如下方式声明：

int (*func(int i))[10];

数组的维度必须在名字之后，而函数的形参列表应该紧跟在函数名字后面，所以数组维度要写在形参列表后面；(*func(int i)) 外侧的括号不能省略，否则函数的返回类型将是指针的数组，这显然是不合法的。

使用尾置返回类型

在 C++11 新标准中，可以使用尾置返回类型简化 func 的声明：

auto func(int i) -> int(*)[10];

任何函数都可以使用尾置返回，为了表示函数真正的返回类型在形参列表之后，我们在本应出现返回类型的地方放置一个 auto 。

使用decltype

int arr[10] = {};

decltype(arr) *func(int i);