c++ primer 6th 函数

一、函数基础

1. 即使两个形参的类型一样，也必须把两个类型都写出来。

2. 局部静态对象在程序的执行路径第一次经过对象定义语句时初始化，并且直到程序终止才被销毁，在此期间即使对象所在的函数结束执行也不会对它有影响。

   #include<iostream>
   #include<algorithm>
   #include<cstring>
   #include<map>
   #include<bits/stdc++.h>
   using namespace std;
   size_t count_calls()
   {
       static size_t ctr = 0;
       return ++ctr;
   }
   int main()
   {
       for(size_t i = 0;i != 10; ++i)
       {
           cout << count_calls() << endl;
       }
       return 0;
   }
   

   如果局部静态变量没有显式的初始值，它将执行值初始化，内置类型的局部静态变量初始化为0。

二、参数传递

1. 使用引用避免拷贝

   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。

2. const形参和实参

   当用实参初始化形参时会忽略掉顶层const。

   void fcn(const int i);
   void fcn(int i);//错误重复定义了fcn(int)
   

3. 数组引用实参

   #include<stdio.h>
   #include<iostream>
   #include<string.h>
   #include<iostream>
   using namespace std;
   void print(int (&arr)[10])
   {
           for(auto elem : arr)
           {
                   cout << elem << endl;
           }
   }
   int main()
   {
           int a[10] = {1,2,3,4,5};
       	int i = 0;
       	int j[2] = {0,1};
       	print(&i);//不是10个整数的数组
       	print(j);//不是10个整数的数组
           print(a);    
   }
   

   &arr两端的括号必不可少
   f(int &arr[10])//将arr声明成了引用的数组
   f(int (&arr)[10])//arr是具有10个整数的整数数组的引用
   指针同理
   

4. 含有可变形参的函数

   #include<stdio.h>
   #include<iostream>
   #include<string.h>
   #include<iostream>
   using namespace std;
   void error_msg(initializer_list<string> il)
   {
           for(auto beg = il.begin();beg != il.end();++beg)
           {
                   cout << *beg << " ";
           }
           cout << endl;
   }
   int main()
   {
           int a[10] = {1,2,3,4,5};
           error_msg({"hello","hello","hello"});       
   }
   

   initializer_list lst;	默认初始化：T类型元素的空列表
   initializer_list lst{a,b,c...};	lst的元素数量和初始值一样多；lst的元素是对应初始值的副本；列表中的元素是const
   lst2(lst)	拷贝或赋值一个initializer_list对象不会拷贝列表中的元素；拷贝后，原始列表和副本共享元素
   lst.size()	列表中的元素数量
   lst.begin()	返回指向lst中首元素的指针
   lst.end()	返回指向lst中首元素的指针
   lst2 = lst	原始列表和副本共享元素

三、返回类型和return语句

1. 值是如何被返回的

   string make_plural(size_t ctr,const string &word,const string &ending)
   {
   	return (ctr > 1)?word + ending : word;
   }
   

   该函数的返回类型时string，意味着返回值将被拷贝到调用点。因此，该函数将返回word的副本或者一个未命名的临时string对象，该对象的内容是word和ending的和。

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

   其中形参和返回类型都是const string的引用，不管是调用函数还有返回结果都不会真正拷贝string对象

2. 引用返回左值

   #include<stdio.h>
   #include<iostream>
   #include<string.h>
   #include<iostream>
   using namespace std;
   char &get_val(string &str,string::size_type ix)
   {
           return str[ix];
   }
   int main()
   {
           string s("a value");
           cout << s << endl;
           get_val(s,0) = 'A';
           cout << s << endl;
           return 0;
           //shorterString("hi","bye") = "X"; //错误：返回值是个常量
   }
   

3. 主函数main的返回值

   如果没有return 0；编译器将隐式地插入一条返回0的return语句

4. 不要返回局部对象的引用或指针

   #include<stdio.h>
   #include<iostream>
   #include<string.h>
   #include<iostream>
   #include<cstdlib>
   using namespace std;
   const string &manip()
   {
           return "hello";
   }
   int main()
   {
           string a = manip();
           cout << a << endl;//无法运行
   }
   

   当函数结束时临时对象占用的空间也就随之释放掉了，所以两条return语句都指向了不再可用的内存空间。

5. 使用尾置返回类型

   //func接受一个int类型的实参，返回一个指针，该指针指向含有10个整数的数组
   auto func(int i) -> int(*) [10]
   {        
   }
   
   

6. 使用decltype

   int odd[] = {1,3,5,7,9};
   int even[] = {0,2,4,6,8};
   decltype(odd) *arrPtr(int i)
   {
   	return (i % 2)? &odd : & even
   }
   
   

   decltype并不负责把数组类型转换成对应的指针，所以decltype的结果是个数组，要想表示arrPtr返回指针还必须在函数声明时加一个*符号。

四、函数重载

1. 判断两个形参类型是否相异

   Record lookup(const Account &acct);
   Record lookup(const Account&); //省略了形参的名字
   typedef Phone Telno;
   Record lookup(const Phone&);
   Record lookup(cosnt Telno&);//Telno和Phone的类型相同
   
   

   main函数不能重载

2. 重载和const形参

   顶层const不影响传入函数的对象。

   Record lookup(Phone);
   Record lookup(const Phone); //重复声明
   
   Record lookup(Phone*)
   Record lookup(Phone* const);//重复声明 
   

   非常量可以转换成const

   如果形参时是某种类型的指针或引用，则通过区分其指向的是常量对象还是非常量对象可以实现函数重载，此时的const是底层的：

   Record lookup(Account&);
   Record lookup(const Account&); //新函数，作用与常量引用
   
   Record lookup(Account*)
   Record lookup(const Account*);//新函数，作用域指向常量的指针
   

   但是当我们传递一个非常量对象或者指向非常量对象的指针时，编译器会优先选用非常量版本的函数。

3. const_cast和重载

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

五、特殊用途语言特性

1. 默认实参

   typedef string::size_type sz;
   string screen(sz ht = 24,sz wid = 80,char backgrnd = ' ');
   string window;
   window = screen(, , '?');//错误：只能省略尾部的实参
   window = screen('?') //调用screen('?',80,' ')
   

2. 默认实参声明

   string screen(sz,sz,char = ' ');
   //我们不能修改一个已经存在的默认值
   string screen(sz,sz,char = '*'); //错误：重复声明
   string screen(sz = 24,sz = 80,char); //正确
   
   

3. 默认实参初始值

   sz wd = 80;
   char def = ' ';
   sz ht();
   string screen(sz = ht(),sz = wd,char = def);
   string window = screen();//调用screen(ht(),80,' ')
   
   //调用时：
   void f2()
   {
   	def = "*";//改变默认实参的值
   	sz wd = 100;//隐藏了
   	window = screen();//调用screen(ht(),80,'*');
   }
   

4. 内联函数

   内联函数可避免函数调用的开销

   内联机制用于优化规模较小、流程直接、频繁调用的函数。

5. constexpr函数

   能用于常量表达式的函数，函数的返回类型及所有形参的类型都是字面值类型，而且函数体中必须有且只有一条return语句。

   #include <stdio.h>
   #include <iostream>
   #include <string.h>
   #include <vector>
   #include <algorithm>
   using namespace std;
   constexpr int add()
   {
           return 5;
   }
   constexpr size_t scale(size_t cnt)
   {
           return add() * cnt;
   }
   int main()
   {
           cout << scale(2) << endl;
   }
   

   把内联函数和constexpr函数放在头文件内

6. 调试帮助

   assert是一种预处理宏,定义在cassert头文件中，所以使用时无需std::，也不需要提供using声明。

   assert(expr);
   

   NDEBUG预处理变量

   assert的行为依赖于一个名为NDEBUG的预处理变量的状态。如果定义了NODEBUG，则assert什么也不做。默认状态下没有定义NDEBUG，此时assert将执行运行时检查。

五、函数匹配

候选函数：函数匹配的第一步是选定本次调用对应的重载函数集，集合中的函数成为候选函数。候选函数具备两个特征：一是与被调用的函数同名，二是其声明在调用点可见。

可行函数：考察本次调用提供的实参，然后从候选函数中选出能被这组实参调用的函数，这些新选出的函数称为可行函数。可行函数也有两个特征：一是其形参数量与本次调用提供的实参数量相等，而是每个实参的类型与对应的 形参类型相同，或者能转换成形参的类型。

含有多个形参的函数匹配

f(int,int);
f(double,double);

f(42,3.5);会出现二义性。

六、函数指针

1. 使用函数指针

   #include <stdio.h>
   #include <iostream>
   #include <string.h>
   #include <vector>
   #include <algorithm>
   #include <cassert>
   using namespace std;
   bool lengthCompare(const string &s1, const string &s2)
   {
           return s1.size() > s2.size();
   }
   bool (*pf)(const string &, const string &);
   
   int main()
   {
           pf = lengthCompare;
           cout << pf("hello", "goodbye") << endl;
           cout << (*pf)("hello", "goodbye") << endl;
           cout << lengthCompare("hello", "goodbye") << endl;
           pf = 0; // pf不指向任何函数
           string :: size_type sumLength(const string&,const string &); //返回类型不匹配
           pf = sumLength;
   }
   

2. 重载函数的指针

   void ff(int*);
   void ff(unsigned int);
   void (*pf)(unsigned int) = ff;//pf1指向ff(unsigned)
   void (*pf2)(int) = ff;//没有和一个ff与该形参列表匹配
   double (*pf3)(int *) = ff;//ff和pf3的返回类型不匹配
   

3. 函数指针形参

   //第三个形参是函数类型，它会自动地转换成指向函数的指针
   void useBigger(const string &s1,const string &s2,bool pf(const string &,const string&));
   //等价的声明：显示地将形参定义成指向函数的指针
   void useBigger(const string &s1,const string &s2,bool (*pf)(const string &,const string &));
   //自动将函数lengthCompare转换成指向该函数的指针
   useBigger(s1,s2,lengthCompare);
   

   //Func和Func2是函数类型
   typedef bool Func(const  string &,const string&);
   typedef decltype(lengthCompare) Func2;
   //FuncP和FuncP2是指向函数的指针
   typedef bool(*FuncP)(const  string &,const string&);
   typedef decltype(lengthCompare) *Func2;
   

   void useBigger(const string&, const string& ,Func);//自动转换成指针
   void useBigger(const string&,const string&,FuncP2);
   

4. 返回指向函数的指针

   using F = int(int*,int);//函数类型不是指针
   using PF = int(*)(int*,int);//指针类型
   

   PF f1(int);
   F f1(int);//F是函数类型，f1不能返回一个函数
   F *f1(int);
   

   int (*f1(int))(int *,int);
   auto f1(int)-> int (*)(int*,int);
   

5. 将auto和decltype用于函数指针类型

   decltype(sumLength) *getFcn(const string &);//切记decltype返回函数类型了不返回指针类型