C++ Primer 5th学习笔记5 函数

函数

1 函数基础

  自动对象：只存在于块执行期间的对象，当块的执行结束后，块中创建的自动对象的值就变成未定义的。
  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初始化后，直到程序终止才被销毁，对象所在的函数结束执行也不会影响该变量。将局部变量定义成static类型即可变成局部静态对象

2 参数传递

  引用传递：形参是引用类型
  值传递：实参的值被拷贝给形参时

2.1 传引用参数

  示例：

//该函数接受一个int对象的引用，然后将对象置0
void reset(int &i)
{
    i = 0;
}

此时i绑定的是传给函数的int对象，改变i也就是改变i所引对象的值。
tip：使用引用可以避免拷贝；如果函数无须改变引用形参的值，最好将其声明为常量引用

2.2 数组形参

  当将一个数组作为参数传递给一个函数时，实际上传递的是指向数组首元素的指针
类似下面的例子，这三个print函数是等价的：每个函数的唯一参数都const int*

void print(const int*);
void print(const int[]);
void print(const int[10]);

  由于数组是以指针的形式传递给函数，因此刚开始数组的大小是未知的。管理指针形参有三种常有的的方法：

• 使用标记指定数组的长度，即判断指针的最后一个是否是空字符，典型示例是C风格的字符串
• 使用标准库规范，即传递指向数组首元素和尾元素的指针
• 传递一个表示数组大小的形参

  数组引用形参：形参可以是数组的引用，此时引用形参绑定到对应的形参上，也就是绑定到数组上：

void print(int (&arr)[10])
{
    for(auto elem : arr)
    cout << elem << endl;
}

&arr两端的括号必不可少：

f(int &arr[10])；        //错误：将arr声明成了引用的数组
f(int (&arr)[10])；      //正确：arr是具有10个整数的整型数组的引用

  传递多维数组：

//matrix指向数组的首元素，该数组的元素是由10个整数构成的数组
void print(int (*matrix)[10], int rowSize)

强调：matrix两端的括号必不可少：

f(int *matrix[10])；        //10个指针构成的数组
f(int (*matrix)[10])；      //指向含有10个整数的数组的指针

  main处理命令行选项

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

第二个形参argv是一个数组，其元素是指向C风格字符串的指针；
第一个形参argc表示数组中字符串的数量
例如输入下面命令： prog -d -o ofile data0

argv[0] = "prog";
argv[1] = "-d";
argv[2] = "-o";
argv[3] = "ofile";
argv[4] = "data0";
argv[5] = 0;

其中argc = 5，当使用argv中的实参时，可选的实参是从argv[1]开始，argv[0]保存程序的名字，而非用户输入

  含有可变参数的函数
若所有的实参类型相同，可以传递initializer_list类型的形参，initializer_list可用于表示某种特定类型的数组。

initializer_list提供的操作

操作	描述
initializer_list<T> list;	默认初始化；T类型元素的空列表
initializer_list<T> list{a,b,c...};	lst的元素数量和初始值一样，是对应初始值的副本；列表中的元素是const
lst2(lst)	拷贝lst，原始列表和副本共享元素
lst2 = lst	赋值lst，原始列表和副本共享元素
lst.size()	列表中元素的数量
lst.begin()	返回指向lst中首元素的指针
lst.end()	返回指向lst中尾元素下一位置的指针

示例

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

  与vector不同，initializer_list对象中的元素永远是常量值；如果想向initializer_list形参中传递一个值的系列，则必须把序列放在一对花括号内

error({"abcd", excepted, actual});
error({"abcd", "okey"});

  省略符形参，省略符形参只能出现在形参列表的最后一个位置；其形式如下：

void foo(parm_list,...);
void foo(...);

3 返回类型和return语句

  不要返回局部对象的引用或指针，原因在于函数完成后，其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在有效的内存区域

  引用返回左值，函数的返回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

char &get_val(string &str, string::size_type ix)
{
    return str[ix]; 
}
//调用上述函数如下,将s[0]的值改为A：
get_val(s,0) = 'A';

  返回数组指针，声明一个返回数组指针的函数形式如下所示：
Type (*function(parameter_list)) [dimension]
type表示元素的类型
dimension表示数组的大小
示例：
int (*func(int i))[10];
对上述示例的理解如下：

• func(int i)表示调用fun函数时需要一个int 类型的实参；
• (*func(int i))意味着可以对函数调用的结果执行解引用操作；
• (*func(int i))[10]表示解引用func的调用将得到一个大小是10的数组；
• int (*func(int i))[10]表示数组中的元素是int类型。

  使用尾置返回类型
示例：

//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];

  使用decltype，若事先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。

4 函数重载

  函数重载：若同一作用域内的几个函数名字相同但形参列表不同的函数
如下：

void print(const char *cp);
void print(const int *beg, const int *end);
void print(const int ia[], size_t size);

Tips:main函数不能重载；不允许两个函数除了返回类型外其他所有的要素都相同，即返回类型要相同

  重载和const形参
顶层const不影响传入函数的对象，但底层const会影响。如果形参是某种类型的指针或者引用，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，这里是通过底层const实现的
例如：

int func(int&);              //函数作用于int的引用
int func(const int&);        //新函数，作用于常量的引用

int func(int*);              //新函数，作用于指向int的指针
int func(const int*);        //新函数，作用于指向常量的指针

5 特殊用途语言特性

5.1 默认实参

默认实参：在函数的很多次调用中，形参都被赋予一个相同的值，这个反复出现的值称为默认实参。
示例如下：

typedef string::size_type sz;
string screen(sz ht = 24, sz wid = 80, char backgrnd = '');

这里默认窗口的高度为24，宽度为80。调用的时候，可以省略该实参，但是函数调用时实参是按其位置解析的，默认实参负责填补函数调用缺少的尾部参数(靠右侧的位置)，即只能省略尾部的实参。

5.2 内联函数和constexpr函数

  将函数指定为内联函数（inline），可避免函数调用的开销。在函数的返回类型前加上关键字inline，即可将函数声明为内联函数。示例如下：

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

若声明为以下形式（内联函数）：

//函数原型
inline const string & shorterString(const string &s1, const string &s2)
{
    return s1.size() <= s2.size() ? s1 : s2;
}

则在函数调用会变成以下过程：

//函数调用
cout << shorterString(s1, s2) << endl;

编译过程中会展开成如下形式：

//函数调用
cout << (s1.size() <= s2.size() ? s1 : s2) << endl;

  constexpr函数是指能用于常量表达式的函数，示例如下：

constexpr int new_sz() {return 43;}
constexpr int foo = new_sz();

• 此函数的返回类型及所有形参的类型都必须是字面值类型
• 函数体中必须有且只有一条return语句

Tip：由于内联函数和constexpr函数可以在程序中多次定义，内联函数和constexpr函数通常定义在头文件中

5.3 调试帮助

两种预处理功能：assert和NDEBUG
assert属于预处理宏，定义在cassert头文件中，常用于检查“不能发生”的条件，示例如下：
assert(expr);
首先对expr求值，如果表达式为假（即0），assert输出信息并终止程序的执行。

NDEBUG预处理变量
可以使用NDEBUG编写自己的条件调试代码，如果NDEBUG未定义，将执行#ifndef和#endef之间的代码；若有定义，则上述代码将被忽略掉。示例如下：

void print(const int ia[],size_t size)
{
#ifndef NDEBUG
cerr << _ _func_ _ << ": array szie is " << size << endl;
#endif
}

此处使用变量_ _func_ _输出当前调试的函数的名字
类似的变量还有如下：
_ _FILE_ _ 存放文件名的字符串字面量值
_ _LINE_ _ 存放当前行号的整型面量值
_ _TIME_ _ 存放文件编译时间的字符串字面量值
_ _DATE_ _ 存放文件编译日期的字符串字面量值

6 函数指针

函数指针指向的是函数，而非对象，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。示例如下：

//比较两个string对象的长度
bool lengthCompare(const string &,const string &);

声明一个可以指向该函数的指针如下，只需要用指针替换函数名即可，*pf两端的括号必不可少：

//pf指向一个函数
bool (*pf)(const string &,const string &);   //未初始化

使用函数指针，示例如下：

pf = lengthCompare;       //pf指向名为lengthCompare的函数
pf = &lengthCompare;        //等价的赋值语句