c++：函数

函数

函数基础

局部对象

在 C++语言中，名字有作用域，对象有生命周期(lifetime), 理解这两个概念非常重要。

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。

自动对象

局部静态对象

函数声明

分离式编译

C++语言支持所谓的分离式编
译（separate compilation）。分离式编译允许我们把程序分割到几个文件中去，每个文件独立编译。

编译和链接多个源文件

参数传递

每次调用函数时都会重新创建它的形参，并用传入的实参对形参进行初始化

形参初始化的机理与变量初始化一样。

和其他变量一样，形参的类型决定了形参和实参交互的方式。如果形参是引用类型它将绑定到对应的实参上；否则，将实参的值拷贝后赋给形参。

当形参是引用类型时，我们说它对应的实参被引用传递(passed by reference) 或者函数被传引用调用(called by reference)o 和其他引用一样，引用形参也是它绑定的对象的别名；也就是说，引用形参是它对应的实参的别名。

当实参的值被拷贝给形参时，形参和实参是两个相互独立的对象。我们说这样的实参
被值传递 (passed by value) 或者函数被传值调用(called by value)。

传值参数

当初始化一个非引用类型的变量时，初始值被拷贝给变量。此时，对变量的改动不会影响初始值。
传值参数的机理完全一样，函数对形参做的所有操作都不会影响实参。

指针形参

指针的行为和其他非引用类型一样。当执行指针拷贝操作时，拷贝的是指针的值。拷
贝之后，两个指针是不同的指针。因为指针使我们可以间接地访问它所指的对象，所以通
过指针可以修改它所指对象的值。指针形参的行为与之类似

熟悉 C 的程序员常常使用指针类型的形参访问函数外部的时象：在 C++语言中，建议使用引用类型的形参替代指针。

传引用参数

对于引用的操作实际上是作用在引用所引的对象上。引用形参的行为与之类似。

使用引用避免拷贝

拷贝大的类类型对象或者容器对象比较低效，甚至有的类类型(包括IO类型在内)
根本就不支持拷贝操作。当某种类型不支持拷贝操作时，函数只能通过引用形参访问该类
型的对象。

使用引用形参返回额外信息

一个函数只能返回一个值，然而有时函数需要同时返回多个值，引用形参为我们一次
返回多个结果提供了有效的途径。

一种方法是定义一个新的数据类型，让它包含两个成员。还有另一种更简单的方法，我们可以给函数传入一个额外的引用实参

const形参和实参

和其他初始化过程一样，当用实参初始化形参时会忽略掉顶层const。换句话说，形参的顶层const被忽略掉了。当形参有顶层const时，传给它常量对象或者非常量对象都是可以的

在C++语言中，允许我们定义若干具有相同名字的函数，不过前提是不同函数的形参列表
应该有明显的区别。因为顶层const被忽略掉了，所以在上面的代码中传入两个fun 函数的参数可以完全一样。因此第二个fun 是错误的，尽管形式上有差异，但实际上它的形参和第一个fun 的形参没什么不同。

void fun(const int i){/* fun 能够读取 i,但是不能向 i 写值 */}
void fun(int i){}//错误：重复定义了 fun（int）

指针或引用形参与const

形参的初始化方式和变量的初始化方式是一样的,我们可以使用非常量初始化一个底层co n st对象，但是反过来不行；同时一个普通的引用必须用同类型的对象初始化。

尽量使用常量引用

函数不会改变的形参定义成(普通的)引用是一种比较常见的错误，这么做带给函数的调用者一种误导，即函数可以修改它的实参的值。此外，使用引用而非常量引用也会
极大地限制函数所能接受的实参类型。就像刚刚看到的，我们不能把const对象、字面值或者需要类型转换的对象传递给普通的引用形参。

数组形参

数组引用形参

C++语言允许将变量定义成数组的引用，基于同样的道理,
形参也可以是数组的引用。此时，引用形参绑定到对应的实参上，也就是绑定到数组上

// 正确：形参是数组的引用，维度是类型的一部分
void print(int (&arr)[10]);

含有可变形参的函数

为了编写能处理不同数量实参的函数，C++11新标准提供了两种主要的方法：如果所
有的实参类型相同，可以传递一个名为initializer_list的标准库类型；如果实参的类型不同，我们可以编写一种特殊的函数，也就是所谓的可变参数模板。

C++还有一种特殊的形参类型(即省略符)，可以用它传递可变数量的实参。

initializer_ist 形参

如果函数的实参数量未知但是全部实参的类型都相同,我们可以使用initializer_list类型的形参

定义initializer_list对象时，必须说明列表中所含元素的类型：

initializer_list<string> ls;// initializer_list的元素类型是 string 
initializer_list<int> li； // initializer_list的元素类型是 int

和 vector不一样的是，initializer_list对象中的元素永远是常量值，我们无法改
变 initializer_list对象中元素的值。

如果想向initializer_list形参中传递一个值的序列，则必须把序列放在一对花括号内

// expected 和 actual 是 string 对象 
if (expected != actual) 
    error_msg(("functionX", expected, actual}); 
else 
    error_msg(("functionX", nokay"));

省略符形参

省略符形参是为了便于 C++程序访问某些特殊的c 代码而设置的，这些代码使用了名
为 varargs的C 标准库功能。通常，省略符形参不应用于其他目的

省略符形参只能出现在形参列表的最后一个位置

返回类型和return语句

在含有return语句的循环后面应该也有一条return语句，如果没有的话该程序就是错误的、很多编译器都无法发现此类错误。

不要返回局部对象的引用或指针

函数完成后，它所占用的存储空间也随之被释放掉。因此，函数终止意味着局部变量的引用将指向不再有效的内存区域

引用返回左值

函数的返类型决定函数调用是否是左值。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。可以像使用其他左值那样来使用返回引用的函数的调用，特别是，我们能为返回类型是非常量引用的函数的结果赋值

列表初始化返回值

C++11新标准规定，函数可以返回花括号包围的值的列表。类似于其他返回结果，此处的列表也用来对表示函数返回的临时量进行初始化。如果列表为空，临时量执行值初始化，否则，返回的值由函数的返回类型决定。

如果函数返回的是内置类型，则花括号包围的列表最多包含一个值，而且该值所占空
间不应该大于目标类型的空间。如果函数返回的是类类型，由类本身定义初始值如何使用

使用尾置返回类型

任何函数的定义都能使用尾置返回，但是这种形式对于返回类型比较复杂的函数最有效，比如返回类型是数组的指针或者数组的引用。尾置返回类型跟在形参列表后面并以一个->符号开头。为了表示函数真正的返回类型跟在形参列表之后，我们在本应该出现返回类型的地方放置一个auto：

// 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];

因为我们把函数的返回类型放在了形参列表之后，所以可以清楚地看到func函数返I可的是一个指针，并且该指针指向了含有10个整数的数组。

使用 decltype

如果我们知道函数返回的指针将指向哪个数组，就可以使用decltype关键字声明返回类型。

int odd[] = (1,3,5,7,9); 
int even[] = {0,2,4,6,8};
// 返回一个指针，该指针指向含有5 个整数的数组
decltype(odd) *arrPtr(int i)
{
    return (i % 2) ? &odd : Seven； //返回一个指向数组的指针
}

有一个地方需要注意：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I可指针还必须在函数声明时加一个* 符号

函数重载

如果同一作用域内的几个函数名字相同但形参列表不同，我们称之为重载
(overloaded)函数。

这些函数接受的形参类型不一样，但是执行的操作非常类似。当调用这些函数时，编译器会根据传递的实参类型推断想要的是哪个函数

函数的名字仅仅是让编译器知道它调用的是哪个函数，而函数重载可以在一定程度上
减轻程序员起名字、记名字的负担。

main函数不能重载.

对于重载的函数来说，它们应该在形参数量或形参类型上有所不同。

不允许两个函数除了返回类型外其他所有的要素都相同。假设有两个函数，它们的形
参列表一样但是返回类型不同，则第二个函数的声明是错误的.

判断两个形参的类型是否相异

有时候两个形参列表看起来不一样，但实际上是相同的。

重载和const形参

一个拥有顶层const的形参无法和另一个没有顶层const的形参区分开来

如果形参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。

const_cast 和重载

const_cast在重载函数的情景中最有用。

重载与作用域

在C++语言中，名字查我发生在类型检查之前

特殊用途语言特性

默认实参

某些函数有这样一种形参，在函数的很多次调用中它们都被赋予一个相同的值，此时，
我们把这个反复出现的值称为函数的默认实参(default argument).调用含有默认实参的函数时，可以包含该实参，也可以省略该实参。

typedef string:: size_type sz; // 关于 typedef 参见 2.5.1 节 (第 60 页) 
string screen (sz ht = 24, sz wid = 80, char backgrnd = ' ' )

默认实参作为形参的初始值出现在形参列表
中。我们可以为一个或多个形参定义默认值，不过需要注意的是，一旦某个形参被赋予了
默认值，它后面的所有形参都必须有默认值

当设计含有默认实参的函数时，其中一项任务是合理设置形参的顺序，尽量让不怎么
使用默认值的形参出现在前面，而让那些经常使用默认值的形参出现在后面。

局部变量不能作为默认实参。除此之外，只要表达式的类型能转换成形参所需的类型,
该表达式就能作为默认实参

用作默认实参的名字在函数声明所在的作用域内解析，而这些名字的求值过程发生在函数
调用时

内联函数和constexpr

在大多数机器上，一次函数调用其实包含着一系列工作：调用前要
先保存寄存器，并在返回时恢复；可能需要拷贝实参；程序转向一个新的位置继续执行。

内联函数可避免函数调用的开销

将函数指定为内联函数(inline),通常就是将它在每个调用点上“内联地”展开。

在函数的返回类型前面加上关键字inline ,这样就可以将它声明成内联函数了

内联说明只是向编译器发出的一个请求，编译器可以选择忽略这个请求

—般来说，内联机制用于优化规模较小、流程直接、频繁调用的函数。很多编译器都不支
持内联递归函数

constexpr函数

constexpr函数 (constexpr function) 是指能用于常量表达式的函数。定义 constexpr函数的方法与其他函数类似，不过要遵循几项约定：函数的返回类型及所有形参的类型都得是字面值类型，而且函数体中必须有且只有一条return语句。

constexpr int new_sz() { return 42; } 
constexpr int foo = new_sz () ; // 正确：foo 是一个常量表达式

把 new _sz定义成无参数的constexpr函数。因为编译器能在程序编译时验证 new _sz函数返回的是常量表达式，所以可以用new _sz函数初始化constexpr类型的变量foo。

执行该初始化任务时，编译器把对constexpr函数的调用替换成其结果值。为了能在编译过程中随时展开，constexpr函数被隐式地指定为内联函数。

constexpr函数体内也可以包含其他语句，只要这些语句在运行时不执行任何操作就行。

constexpr函数不一定返回常量表达式。

过，对于某个给定的内
联函数或者constexpr函数来说，它的多个定义必须完全一致。基于这个原因，内联函数和constexpr函数通常定义在头文件中。

函数匹配

函数匹配的第一步是选定本次调用对应的重载函数集，集合中的函数称为候选函数
(candidate function)。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。

第二步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(viable ftinction)。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，二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。

在使用实参数量初步判别了候选函数后，接下来考察实参的类型是否与形参匹配。和
―般的函数调用类似，实参与形参匹配的含义可能是它们具有相同的类型，也可能是实参
类型和形参类型满足转换规则。

如果没找到可行函数，编译器将报告无匹配函数的错

函数匹配的第三步是从可行函数中选择与本次调用最匹配的函数。在这一过程中，逐
一检查函数调用提供的实参，寻找形参类型与实参类型最匹配的那个可行函数。它的基本思想是，实参类型与形参类型越接近，它们匹配得越好。

编译器依次检查每个实参以确定哪个函数是最佳匹配。如果有且只有一个函数满足下列条件，则匹配成功：

该函数每个实参的匹配都不劣于其他可行函数需要的匹配。
至少有一个实参的匹配优于其他可行函数提供的匹配。

如果在检查了所有实参之后没有任何一个函数脱颖而出，则该调用是错误的。编译器将报
告二义性调用的信息。

用重载函数时应尽量避免强制类型转换如果在实际应用中确实需要强制类型转换，则说明我们设计的形参集合不合理。

实参类型转换

为了确定最佳匹配，编译器将实参类型到形参类型的转换划分成儿个等级，具体排序
如下所示：

精确匹配，包括以下情况：
- 实参类型和形参类型相同。
- 实参从数组类型或函数类型转换成对应的指针类型
- 向实参添加顶层const或者从实参中删除顶层const
通过const转换实现的匹配
通过类型提升实现的匹配
通过算术类型转换或指针转换实现的匹配。
通过类类型转换实现的匹配

函数指针

函数指针指向的是函数而非对象。和其他指针一样，函数指针指向某种特定类型。函
数的类型由它的返回类型和形参类型共同决定，与函数名无关。

posted @ 2020-05-22 13:51 trafalgar999 阅读(250) 评论(0) 编辑收藏举报

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