Functions: C++'s Programming Modules

在这一章中要学习以下内容：

• 函数基础
• 函数原型
• 通过value向函数传递参数
• 设计处理数组的函数
• 使用const指针参数
• 设计函数处理文本字符串
• 设计函数处理结构体
• 设计函数处理string类型的对象
• 函数的递归
• 指向函数的指针（函数指针）

C++有一个庞大的有用的函数库（standard ANSI C library + 几个C++类），但是解决实际问题还需要定义我们自己的函数。

当然为了提高效率也需要STL和BOOST这些C++库。

函数回顾

为了使用C++函数，你需要做以下的事情：

• 提供一个函数定义（function definition）
• 提供一个函数原型（function prototype）
• 调用函数（call the function）

下面提供了一个简单的例子

#include 

// function prototype
void simple();

int main() {
    using namespace std;
    cout << "main() will call the simple() function:\n";
    // function call
    simple();
    cout << "main() is finished with the simple() function.\n";
    return 0;
}

// function definition
void simple() {
    using namespace std;
    cout << "I'm but a simple function.\n";
}

 

在main函数和simple函数中都放了一个using指令，是因为每个函数都使用了cout。

定义一个函数

函数可以分为两类：

• 没有返回值的
• 有返回值的

没有返回值的相下面这样

void functionName(parameterList) {
    statement(s)
    // return是可选的
    return;
}

 

parameterList指定了传递给函数的参数的类型和个数。

可选的返回语句标志着函数的结束。

函数的返回值不能是数组，但可以是数组的指针。

函数是如何返回值的？

一般来说，函数是通过复制返回值到指定的CPU寄存器或者内存位置来返回函数值的。

然后调用者会检查那个位置。

调用函数和被调用函数必须对那个位置上返回类型达成一致。

原型和函数调用

函数的原型一般都放在include文件中。

#include 

// 无返回值的函数原型
void cheers(int);
// 有返回值的函数原型
double cube(double x);

int main() {
    using namespace std;
    // 函数调用
    cheers(5);
    cout << "Give me a number: ";
    double side;
    cin >> side;
    // 函数调用
    double volume = cube(side);
    cout << "A " << side << "-foot cube has a volume of ";
    cout << volume << " cubic feet.\n";
    cheers(cube(2));
    return 0;
}

void cheers(int n) {
    using namespace std;
    for (int i = 0; i < n; i++)
        cout << "Cheers! ";
    cout << endl;
}

double cube(double x) {
    return x * x * x;
}

 

为什么C++需要函数原型呢？

函数原型向编译器描述了函数接口。

第一，原型告诉了编译器函数应该接受几个以及什么类型的参数。

第二，编译器需要知道要几个字节以及何种类型来解释返回值。没有这些信息，编译器只能靠猜。

为什么C++编译器不去文件后面找函数定义呢？

原型符号（Prototype Syntax）

函数原型是一条语句，所以必须以分号结尾。

函数原型只需要类型信息就够了，参数名是什么、要不要都无所谓，参数名只是起到占位符的作用。

函数原型为你做了什么

函数原型极大地减少了程序出错的几率。

函数原型可以保证：

• 编译器可以正确地处理返回值
• 编译器可以检查函数调用的参数是否正确
• 编译器检查是否使用了正确类型的参数

函数原型的检查发生在编译器，被称为静态类型检查（static type check）。

通过值传递函数参数

C++一般通过值来传递参数（by value）。

数值类型的值会传递给一个新的变量。

通过值传递的参数称为formal argument或者formal parameter。

而传递给函数的值称为actual argument或者actual parameter。

为了简化一点，C++用argument指实际参数，parameter称为形式参数。

在函数中声明的变量，包括parameters，都是函数私有的。

当函数调用的时候，计算机便为这些变量分配内存；当函数结束时，会释放这些变量。

多参数

传递给函数的多个参数用逗号分隔。

#include 

long double probability(unsigned numbers, unsigned picks);
int main() {
    using namespace std;
    double total, choices;
    cout << "Enter the total number of choices on the game card and\n"
        "the number of picks allowed:\n";
    while((cin >> total >> choices) && choices <= total) {
        cout << "You have one chance in ";
        cout << probability(total, choices);
        cout << " of winning.\n";
        cout << "Next two numbers (q to quit): ";
    }
    cout << "bye\n";
    return 0;
}

long double probability(unsigned numbers, unsigned picks) {
    long double result = 1.0;
    long double n;
    unsigned p;
    for(n = numbers, p = picks; p > 0; n--, p--)
        result = result * n / p;
    return result;
}

这里要注意的cin >> total为啥输入q就退出了呢？

更多数组函数的例子

 

使用数组范围的函数

一般处理数组的函数都需要传入起始地址和数组的size，但是另一种方式是传入起始和结束指针就可以了。

指针和const

int sloth = 3;
// 不能修改指针指向的对象的值, 但是可以改变指向
const int * ps = &sloth;
// 不能改变指针的指向, 但是可以修改指向的对象的值
int * const finger = &sloth;
// 既不能改变指向元素的值也不能改变元素的指向
const int * const me = &sloth;

 

下面这种双const还是可以用的呀

#include 
void test(const int * const p);
int main() {
    int a = 10;
    test(&a);

}

void test(const int * const p) {
    std::cout << "p = " << *p << std::endl;
}

函数的指针

如果不提函数指针的话，讲C/C++中的函数是不完整的。

函数和数据一样也是有地址的。地址真的是个神奇的东西。函数的地址就是存储的机器代码在内存中开始的地方。

函数地址对你和用户来说都不重要，但是对于程序来说很重要。

可以用指向函数的指针去调用这个函数，注意指针已经是变量了，变量是可以搞事情的。

为了使用函数的指针，你需要做以下事情。

• 获取一个函数的地址
• 声明一个指针指向这个地址
• 使用这个指针去调用这个函数

获取函数的地址

获取函数的值非常简单，只要函数名，不要函数后面的括号就行。

比如think()是一个函数，think就是函数的地址。

为了将函数作为变量传递到另一个函数中，只需要传递函数名就可以了。

要注意区分的是你是传递的函数名还是传递的函数的返回值。

// 传递think函数的指针
process(think);
// 传递的think函数的返回值
thought(think());

 

声明一个指向函数的指针

声明的函数指针类型应该和函数的返回值以及函数的签名一致。

// 函数原型
double pam(int);
// 对应的函数指针
double (*pf) (int);

 

其实这个步骤挺简单的，把函数原型拿过来，然后把函数名改称(*pf)就可以了。

但是要注意如下这种情况。

// 指向返回值为double类型的函数的指针
double (*pf) (int);
// 返回类型为double *类型的名为pf的函数
double *pf (int);

 

看来这里面的坑还挺多的。

double ned(double);
int ted(int);
double (*pf) (int);
// 参数类型不匹配
pf = ned;
// 返回值不匹配不匹配
pf = ted;

// 声明以函数指针为参数的函数
void estimate(int lines, double (*pf) (int));
// 调用以函数指针作为参数的函数
estimate(50, pam);

 

使用指针去调用函数

double pam(int);
double (*pf) (int);
// 让pf指向函数pam
pf = pam;
// 通过函数名调用
double x = pam(4);
// 通过函数指针调用
double y = (*pf) (5);

 

C++中也可以这么调用，把函数指针当作函数名。

double y = pf(5);

 

函数指针例子

#include 

double betsy(int);
double pam(int);
void estimate(int lines, double (*pf) (int));

int main() {
    using namespace std;
    int code;

    cout << "How many lines of code do you need? ";
    cin >> code;
    cout << "Here's Betsy's estimate:\n";
    estimate(code, betsy);
    cout << "Here's Pam's estimate:\n";
    estimate(code, pam);
    return 0;

}

double betsy(int lns) {
    return 0.05 * lns;
}

double pam(int lns) {
    return 0.03 * lns + 0.0004 * lns * lns;
}

void estimate(int lines, double (*pf) (int)) {
    using namespace std;
    cout << lines << " lines will take ";
    cout << (*pf)(lines) << " hour(s)\n";
}

 

函数的指针是个神器呀！

函数指针其他主题

主题个屁，就是函数指针的坑。

其他主题太坑了，很容易阵亡，还是留到下一篇学吧。