【c ++ primer 笔记】第6章函数

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 博主在读机器人研究生，目前研一。对计算机后端感兴趣，喜欢c++,go,python,目前熟悉c++，go语言，数据库，网络编程，了解分布式等相关内容

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💛本文摘要💛
本专栏主要是对c++ primer这本圣经的总结，以及每章的相关笔记。目前正在复习这本书。同时希望能够帮助大家一起，学完这本书。本文主要讲解第6章函数

文章目录

本章主要介绍函数传参及函数返回结果、函数重载、重载函数应该选择哪个进行调用。

🎯6.1 函数基础

通过调用运算符 () 来执行函数。

函数调用完成俩项工作：

用实参初始化函数对应的形参。
将控制器转移给被调用函数。

此时主调函数被中断，被调函数开始执行。

函数执行的第一步：隐式地定义并初始化它的形参。实参是形参的初始值，第一个实参初始化第一个形参。

return 语句完成俩项工作:

返回return 语句中的值
将控制权从被调函数转移回主调函数

形参

实参是形参的初始值。
实参的类型与形参类型匹配，或者可以转换成形参类型。
可以没有形参名，但是函数无法使用未命名的形参，即使形参未命名，也要传入实参。

返回类型

函数返回类型不能是数组类型或者函数类型.
但是可以是数组指针或函数指针

🎨6.1.1 局部对象

名字有作用域，对象有生命周期
形参和函数体内部定义的变量统称为局部变量

形参属于自动对象：

函数开始时为形参申请存储空间，因为形参定义在函数体作用域之内，函数终止，形参被销毁
在所有函数外定义的对象存在于程序的整个执行过程中

局部静态变量

在程序的执行路径第一次经过对象定义语句时初始化，直到程序终止被销毁。
只存在于块执行期间的对象。当块的执行结束后，它的值就变成未定义的了。
如果想要局部变量声明周期在整个程序结束，可以将局部变量定义成static类型
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

函数的声明和定义唯一的区别是声明无需函数体，用一个分号替代。
函数声明主要用于描述函数的接口，也称函数原型。
函数的声明无需形参的名字（因为声明不包含函数体）。
函数的三要素：返回类型、函数名、形参类型。
建议在头文件中声明函数，在源文件中定义函数。

🎨6.1.3 分离式编译

分离式编译允许把程序分割到几个文件中，每个文件独立编译。

🎯6.2 参数传递

引用传递：又称传引用调用，指形参是引用类型，引用形参是它对应的实参的别名。
值传递：又称传值调用，指实参的值是通过拷贝传递给形参。
形参初始化的机理和变量初始化一样。

🎨6.2.1 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。
函数对形参做的所有操作都不会影响实参。
指针形参：C++建议使用引用类型的形参代替指针。

🎨6.2.2 传引用参数

通过使用引用形参，允许函数改变一个或多个实参的值。
通过引用可以避免拷贝(如果对象太长，可以使用引用来避免拷贝，拷贝太浪费内存了)
如果无需改变引用形参的值，最好将其声明为常量引用。
引用形参直接关联到绑定的对象，而非对象的副本。
使用引用形参可以用于返回额外的信息。

//既返回位置也返回次数，此时可以给函数传入一个额外的引用实参，令其保存字符出现的次数
string::size_type find_char(const string &s,char c, string::size_type &occurs){auto size = s.size();
    occurs =0;for(int i =0; i != s.size(); i ++){if(s[i]== c){if(ret == s.size()) ret = i;++ occurs;}}return ret;//出现次数通过occurs隐式地返回}

🎨6.2.3 const 形参和实参

实参初始化形参时以及进行拷贝时，都会忽略掉顶层const,因此导致void func (const int i);调用既可以传入const int也可以传入int

加深理解：引用是没有顶层 const 的，因此顶层 const 适用于指针及其他类型，对于传值来说传递的是实参的副本，无论如何都不会改变实参，因此形参加不加顶层 const 都是一样的。

voidfcn(constint i ){}voidfcn(int i ){}//错误:重复定义了fcn(int)

指针或引用形参与const

使用非常量初始化一个底层const对象，但是反过来不行。
普通引用必须用同类型的对象初始化。

加深理解：不能把普通引用绑定到const 对象上，不能把普通的引用绑定在字面值上。

voidreset(int&r){};constint i =10;reset(i);//错误：不能把普通引用绑定到const 对象上reset(42);//错误：不能把普通的引用绑定在字面值上

尽量使用常量引用

尽量使用常量引用做形参（注意常量引用的 const 是底层 const。）
可以用字面值初始化常量引用

使用常量引用的优点：

想要调用引用版本的reset，只能使用int 类型对象。而不能使用字面值、求值结果为int 的表达式、需要转换的对象或者const int 类型的对象。
想要调用指针班的reset 只能使用 int *

不能把 const 对象、字面值或需要类型转换的对象传递给普通的引用形参。但是可以传递给常量引用形参。

注意: 如果函数 a 把形参定义为了常量引用，函数 b 形参是普通引用，那么不能在 a 中使用 b 调用该常量引用形参。

bool  is_sentence(const string &s){//如果在s的末尾有且只有一个句号，则s是一个句子
    string :: size_type ctr =0;returnfind_char(s,'.', ctr)== s.size()-1&& ctr ==1;}

错误因为is_sentence是const对象而find_char是普通对象

🎨6.2.4 数组形参

数组的两个特殊性质：

不允许拷贝数组、使用数组时常会将其转换成指针

因为数组不能进行拷贝，所以无法使用值传递的方式使用数组参数。因为数组会被转换成指针，所实际上传递的是指向数组的首元素指针。

voidprint(constint*);voidprint(constint[]);voidprint(constint[10]);//三种声明等价，数字 10 没有什么实际影响int i=0, j[2]={0,1};printf(&i);//正确：&i的类型是int *printf(j);//正确：j转换成int * 并指向j[0]//传入的是一个数组，那么实参会自动转换成指向数组首元素的指针

使用数组做形参确保数组访问不越界的方法：

使用一个结束标记指定数组已结束，典型代表为 C 风格字符串
传递指向数组首元素和尾后元素的指针
显示传递一个表示数组大小的形参

数组引用形参

可以定义数组的引用，但是没有引用数组，因为引用不是一个对象。注意数组的大小是构成数组类型的一部分

func(int&arr[10]);//错误：arr 是引用的数组func(int(&arr)[10]);//正确：array 是包含 10 个整数的整型数组的引用int*arr[10];//指针的数组int(*arr)[10];//指向数组的指针

🎨6.2.5 main:处理命令行选项

int main(int argc, char *argv[]){...}
第一个形参代表数组中字符串的数量；第二个形参argv是一个数组，它的元素是指向C风格字符串的指针。

🎨6.2.6 含有可变形参的函数

无法预知应该向函数传递几个实参，处理不同数量实参的主要方法有俩种：

如果所有实参类型相同，传递一个 initializer_list 类型
使用省略符形参，它可以传递可变数量的实参，注意它一般仅用于与 C 函数交互的接口程序

initializer_list 形参特点

initializer_list 也是一种模板类型，定义在同名的头文件中。
initializer_list 与 vector 容器大致相同，但是它的元素都是常量值。
initializer_list 对象只能使用花括号初始化。
C++ 里的 vector 等各类容器使用列表初始化时本质上都是通过一个采用了 initializer_list 形参的构造函数进行初始化的。
操作解释
```
initializer_list<T> lst;
```
默认初始化；
```
T
```
类型元素的空列表
```
initializer_list<T> 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。

lst2 = lst

同上

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

中微元素下一位置的指针

voiderr_msg(ErrCode e, initializer_list<string> il){
    cout << e.msg << endl;for(auto bed = il.begin(); beg != il.end();++ beg)
        cout <<*beg <<" ";
    cout << endl;}err_msg(ErrCode(404),{"functionX", "okay});

如果向 initailizer_list 形参中传递一个值的序列，必须把序列放在花括号里。

voidfunc(initializer_list<int> il)func({3,4,5,2});

省略符形参

省略符形参仅用于 C 和 C++ 通用的类型，大多数类类型的对象传递给省略符形参都无法正确拷贝。
省略符形参只能出现于形参列表的最后一个位置

voidfunc(parm_list,...);voidfunc(...);

🎯6.3 返回类型和 return 语句

与参数传递一样，不能返回数组，只能返回指向数组的指针或数组的引用

return 俩个作用：

返回 return 语句中的值
终止当前正在执行的函数，将控制权返回到调用该函数的地方

🎨6.3.1 无返回值函数

没有返回值的 return语句只能用在返回类型是 void的函数中
返回 void的函数不要求非得有 return语句。因为它会在最后一句后面隐式地执行 return。

🎨6.3.2 有返回值函数

return语句的返回值的类型必须和函数的返回类型相同，或者能够隐式地转换成函数的返回类型。
在含有 return 语句的循环和条件后面也应该有一条 return 语句。
返回一个值和初始化一个变量或形参的方式一样，返回的值用于初始化调用点的变量。
不要返回局部对象的引用和指针

因为局部对象在函数调用完成后，他所占用的存储空间被释放，此时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

const string&func(){
    string s;
    s ="xiaodainiao"return s;//错误，字符串字面值转换成一个局部临时变量，不能返回局部对象的引用}

bool str_cmp(const string &str1,const string &str2){for(int i =1; i < n; i ++){if(str[1]!= str[2])return;//错误}return true;//这个往往会被忽略，在含有 return 语句的循环和条件后面也应该有一条 return 语句}

引用返回左值

返回引用的函数返回的是左值，其他返回类型得到右值。
可以为返回类型是非常量引用的函数的结果赋值。

char&get_val(string &str, string::size_type ix){return str[ix];}get_val(s,0)='A';

列表初始化返回值

vector<string>process(){
    string s;if(expected.empty())return{};// 返回一个空 vector 对象elseif(expected == actual)return{"funcitonX","okay"};//返回一个列表初始化的 vector 对象    }

main 的返回值

如果结尾没有return，编译器将隐式地插入一条返回0的return语句。
返回0代表执行成功,返回其它值代表失败。
cstdlib 头文件定义了两个预处理变量来表示成功与失败

return EXIT_FAILURE;//失败return EXIT_SUCCESS;//成功

🎨6.3.3 返回数组指针

函数不能返回数组，但是可以返回数组的指针或引用

int*p[10];// 错误，指针的数组，p是一个含有10个指针的数组int(*p)[10];// 正确，数组的指针，p是一个指针，指向含有10个整数的数组int&p[10];//错误，引用数组，引用不是对象，没有引用的数组，有数组的引用int(&p)[10];// 正确，数组引用

int（*function（int i ）[10]）;

func(int i ) 表示调用func函数需要传递一个int 实参
(*func(int i )) 对函数调用的结果执行解引用
(*function(int i )[10])表示解引用结果是一个大小为10的数组
int（*function（int i ）[10]）表示数组中的元素是int 类型

有三种方法简化返回数组指针或引用。

使用类型别名
使用尾置返回类型
使用 decltype

使用类型别名

typedefint arrT[10];// arrT 表示含有 10 个整数的数组
using arrT =int[10];//等价声明
arrT*func(int i);// 函数 func 返回一个指向含有 10 个整数的数组的指针

使用尾置返回类型

任何函数的定义都可以使用尾置返回，适用于返回类型复杂的函数

autofunc(int i)->int(*)[10];//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

使用 decltype

如果已知函数返回的指针将指向哪个数组，可以使用 decltype

int odd[]={1,3,5,7,9};decltype(odd)*func(int i);//返回一个数组指针

**注意 decltype 的结果是一个数组，要想表示func返回指针还必须在函数声明时加一个

号。**

🎯6.4 函数的重载

main 函数不能重载
函数名字相同，但是形参数量和形参类型不同，此时发生重载。
函数返回值类型不同，不是函数重载

重载和const形参

函数重载无法区分顶层 const 形参和非顶层 const 形参，但是可以区分底层 const 形参与普通形参

intfunc(int i);intfunc(constint i);//顶层const，无法区分，相当于重复声明intfunc(int* p);intfunc(int*const p);//顶层const，无法区分，相当于重复声明intfunc(int* p);intfunc(constint* p);//底层const，可以区分，一个普通指针，一个常量指针intfunc(int& i);intfunc(constint& i);//底层const，可以区分，一个普通引用，一个常量引用

const_cast

强制类型转化，可以将常量引用转换为非常量引用，也可以将非常量引用转换为常量引用
当要重载常量引用与非常量引用的版本时，在非常量引用的版本中可以通过 const_cast 将参数和返回值从常量引用转换为非常量引用，以实现对常量引用版本的调用。

string& s;
const_cast <const string&>(s);// 将 s 转换为常量引用
const_cast <string&>(s);// 将 s 转换回非常量引用const string &str(const string &s1,const string &s2){return s1.size()> s2.size();}

 string &str( string &s1,  string &s2){auto&r =str(const_cast<const string&>(s1), const_cast<const string&>(s2))return const_cast<string&>(r);}

将实参转换为const的引用，然后调用str的const版本。
当返回时，因为返回类型是非常量引用，所以需要再次转换一下。

6.4.1 重载与作用域

不同的重载版本要定义在同一作用域中（一般都是全局）

🎯6.5 特殊用途语言特性

🎨6.5.1 默认实参

一旦某个形参被赋予了默认值，那么它之后的形参都必须要有默认值。(反过来就是设置默认值的形参必须都放在没有默认值的形参后面。)

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

如果想使用默认值实参时，只要在调用该函数的时候省略该实参就可以（默认实参负责填补函数调用时缺少的尾部实参。）
局部变量不能作为默认实参，全局变量和字面值都可以。
如果函数有默认实参，则调用函数时传入的实参数量可能少于它实际使用的实参数量
通常应该在函数声明中指定默认实参，并将该声明放在合适的头文件中。

string screen(sz, sz,char=' ');
string screen(sz, sz ,char='*');//错误重复声明，不能修改已经存在的默认值

🎨6.5.2 内联函数和constexpr函数

内联函数可避免函数调用时的开销
内联函数适合于规模小、流程直接、频繁调用的函数。

使用函数的缺点

调用函数更慢,调用前要先保存寄存器（保护现场），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。

在函数前用 inline 声明一下即表明是内联函数

🎨constexpr函数

只能用于常量表达式的函数。但是 constexpr 函数不一定返回常量表达式。
constexpr int new_sz() {return 42;}
constexpr 函数的返回类型及所有的形参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
constexpr函数应该在头文件中定义。
应该把内联函数和constexpr函数的定义放到头文件里。

🎯6.6 函数匹配

重载函数匹配的三个步骤：1.候选函数；2.可行函数；3.寻找最佳匹配。
候选函数：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）。
可行函数：考察本次调用提供的实参，选出可以被这组实参调用的函数，新选出的函数称为可行函数
寻找最佳匹配：基本思想：实参类型和形参类型越接近，它们匹配地越好。

调用重载函数应尽量避免强制类型转换。

🎨6.6.1 实参类型转换

实参类型到形参类型的转换分为几个等级，具体排序如下：

精确匹配 实参类型和形参类型相同从数组类型或函数类型转化为对应的指针类型向实参中添加顶层const或删除顶层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

注意：所有算数类型转换的级别都一样。

🎯6.7 函数指针

函数指针指向的是函数而非对象
一种函数指针只能指向一种特定的函数类型：

bool Compare(const string&,const string&);// 此函数的类型是 bool(const string&, const string&);bool(*pf)(const string&,const string&);// 声明了一个指向 bool(const string&, const string&) 类型函数的指针，注意括号不能少；
pf = Compare;// 给指针赋值，指向 Compare 函数
pf =&Compare;// 这两种赋值语句完全等价
bool b1 =pf("hello","goodbye");// 可以直接使用指针替代函数名调用函数。
bool b2 =(*pf)("hello","goodbye");// 与上面的等价
bool b3 =Compare("hello","goodbye")//与上面等价

当把函数名作为一个值使用时，函数自动地转换成指针。
不同函数类型的指针间不能相互转换。函数指针也可以指向 nullptr 或 0。
对于重载函数，指针类型必须与重载函数中的某一个精确比配。

string::size_type str(cosnt string&,const strint&)
bool str1(constchar*,constchar*)
pf =0;
pf = str;//错误，返回类型不匹配
pf = str1;//错误，形参类型不匹配
pf = Compare;//正确，函数和指针类型精确匹配

函数指针形参

函数不能作形参，但是函数指针可以做形参，之后在调用时可以直接传入函数名作实参
函数名做形参也会自动的转换为指针。

类似于数组不能做形参，但是数组指针可以做形参

bool GetBigger(const string& s1,const string& s2,bool(*comp)(const string&,const string&));// 函数指针做形参GetBigger(s1, s2, Compare);// 实参直接传入函数名 Compare

返回函数指针

不能返回一个函数，但是可以返回函数指针（注意这时函数名不会自动转换为函数指针）。

类似于返回数组，数组不能返回，只能返回指向数组的指针

声明一个返回函数指针的函数有几种方法，其中直接声明最麻烦，使用尾置类型和 decltype 更简单一些，但是最好使用类型别名。

'直接声明'bool(*f1(int))(double);// f1 是一个函数，函数的形参列表为 int，返回类型为函数指针。这个函数指针的类型为 bool (*)(double)，即形参为 double，返回类型为 bool。'使用尾置类型'autof1(int)->bool(*)(double);'使用 decltype'
bool func(double);decltype(func)*f1(double);'使用类型别名'
using PF =bool(*)(double);
PF f1(int);

和数组的类似，可以进行对比

typedefint arrT[10];// arrT 表示含有 10 个整数的数组
using arrT =int[10];//等价声明
arrT*func(int i);// 函数 func 返回一个指向含有 10 个整数的数组的指针autofunc(int i)->int(*)[10];//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int odd[]={1,3,5,7,9};decltype(odd)*func(int i);//返回一个数组指针

标签： c语言开发语言 c++

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