C++学习笔记3

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函数小结 ：

        函数是有名字的计算单元，对程序（就算是小程序）的结构化至关重要。函数的定义由返回类型、函数名、形参表（可能为空）以及函数体组成。函数体是调用函数时执行的语句块。在调用函数时，传递给函数的实参必须与相应的形参类型兼容。

        给函数传递实参遵循变量初始化的规则。非引用类型的形参以相应实参的副本初始化。对（非引用）形参的任何修改仅作用于局部副本，并不影响实参本身。 复制庞大而复杂的值有昂贵的开销。为了避免传递副本的开销，可将形参指定为引用类型。对引用形参的任何修改会直接影响实参本身。应将不需要修改相应实参的引用形参定义为const 引用。

        在 C++ 中，函数可以重载。只要函数中形参的个数或类型不同，则同一个函数名可用于定义不同的函数。编译器将根据函数调用时的实参确定调用哪一个函数。在重载函数集合中选择适合的函数的过程称为函数匹配。

        C++ 提供了两种特殊的函数：内联函数和成员函数。将函数指定为内联是建议编译器在调用点直接把函数代码展开。内联函数避免了调用函数的代价。成员函数则是身为类成员的函数。

1.  函数不能返回另一个函数或者内置数组类型，但可以返回指向函数的指针，或指向数组元素的指针的指针：

 // ok: pointer tofirst element of the array
 int *foo_bar() { /*... */ }
 //在定义或声明函数时，没有显式指定返回类型是不合法的：
 // error: missingreturn type
 test(double v1,double v2) { /* ... */

2．函数形参表

函数形参表可以为空，但不能省略。没有任何形参的函数可以用空形参表或含有单个关键字void 的形参表来表示。例如，下面关于process 的声明是等价的：

 void process() { /*... */ }     // implicit void parameter list 
 void process(void){/* ... */ }  // equivalent declaration

形参表由一系列用逗号分隔的参数类型和（可选的）参数名组成。如果两个参数

具有相同的类型，则其类型必须重复声明：

 int manip(int v1, v2){ /* ... */ }      // error
 int manip(int v1, intv2) { /* ... */ }  // ok

参数表中不能出现同名的参数。类似地，局部于函数的变量也不能使用与函数的任意参数相同的名字。

参数名是可选的，但在函数定义中，通常所有参数都要命名。参数必须在命名后才能使用。

3.  参数传递

每次调用函数时，都会重新创建该函数所有的形参，此时所传递的实参将会初始化对应的形参。 

形参的初始化与变量的初始化一样：如果形参具有非引用类型，

则复制实参的值，如果形参为引用类型，则它只是实参的别名。

4. 复制实参的局限性

复制实参并不是在所有的情况下都适合，不适宜复制实参的情况包括：

? 当需要在函数中修改实参的值时。

? 当需要以大型对象作为实参传递时。对实际的应用而言，复制对象所付出的时间和存储空间代价往往过在。

? 当没有办法实现对象的复制时。

5. 更灵活的指向const 的引用

如果函数具有普通的非const 引用形参，则显然不能通过const 对象进行调用。

毕竟，此时函数可以修改传递进来的对象，这样就违背了实参的const 特性。

但比较容易忽略的是，调用这样的函数时，传递一个右值或具有需要转换的类型的对象同样是不允许的：

// function takes anon-const reference parameter
 int incr(int &val)
 {
 return ++val;
 }
 int main()
 {
 short v1 = 0;
 const int v2 = 42;
 int v3 = incr(v1);                 // error: v1 is not an int
 v3 = incr(v2);                     // error: v2 is const
 v3 = incr(0);                      // error: literals arenot lvalues
 v3 = incr(v1 + v2);                // error: addition doesn't yield anlvalue
 int v4 = incr(v3);                 // ok: v3 is a non const objecttype int
 }

6. 传递指向指针的引用 –指针的交换

假设我们想编写一个与前面交换两个整数的swap 类似的函数，实现两个指

针的交换。已知需用* 定义指针，用& 定义引用。现在，问题在于如何将这两

个操作符结合起来以获得指向指针的引用。这里给出一个例子：

 // swap values of twopointers to int
 void ptrswap(int*&v1, int *&v2)
 {
 int *tmp = v2;
 v2 = v1;
 v1 = tmp;
 }

形参  int *&v1的定义应从右至左理解：v1是一个引用，与指向int 型对象的指针相关联。

也就是说，v1只是传递进ptrswap 函数的任意指针的别名。

重写第7.2.2 节的main 函数，调用ptrswap 交换分别指向值10 和20 的指针：

 int main()
 {
 int i = 10;
 int j = 20;
 int *pi = &i; //pi points to i
 int *pj = &j; //pj points to j
 cout <<"Before ptrswap():\t*pi: " << *pi <<"\t*pj: " << *pj << endl;
 ptrswap(pi, pj); //now pi points to j; pj points to i
 cout <<"After ptrswap():\t*pi: "<< *pi << "\t*pj: " << *pj<< endl;
 return 0;
 }
 
 // 编译并执行后，该程序产生如下结果：
 Before ptrswap():*pi: 10 *pj: 20
 After ptrswap(): *pi:20 *pj: 10

7. 千万不要返回局部对象的引用

理解返回引用至关重要的是：千万不能返回局部变量的引用。当函数执行完毕时，将释放分配给局部对象的存储空间。此时，对局部对象的引用就会指向不确定的内存。考虑下面的程序：

 // Disaster: Functionreturns a reference to a local object
 const string&manip(const string& s)
 {
 string ret = s;
 // transform ret insome way
 return ret; // Wrong:Returning reference to a local object!
 }

这个函数会在运行时出错，因为它返回了局部对象的引用。当函数执行完毕，

字符串ret 占用的储存空间被释放，函数返回值指向了对于这个程序来说不再有效的内存空间。

8. 千万不要返回指向局部对象的指针

函数的返回类型可以是大多数类型。特别地，函数也可以返回指针类型。和返回局部对象的引用一样，返回指向局部对象的指针也是错误的。一旦函数结束，局部对象被释放，返回的指针就变成了指向不再存在的对象的悬垂指针.

9. 内联函数

调用函数比求解等价表达式要慢得多。在大多数的机器上，调用函数都要做很多工作；调用前要先保存寄存器，并在返回时恢复；复制实参；程序还必须转向一个新位置执行。

将函数指定为inline 函数，（通常）就是将它在程序中每个调用点上“内联地”展开。

假设我们将shorterString 定义为内联函数，则调用： 

cout <<shorterString(s1, s2) << endl;

在编译时将展开为：

 cout <<(s1.size() < s2.size() ? s1 : s2)  << endl;

从而消除了把shorterString 写成函数的额外执行开销。

从而消除了把shorterString 写成函数的额外执行开销。

 // inline version:find longer of two strings  inline conststring &
 shorterString(conststring &s1, const string &s2)
 {
   return s1.size() <s2.size() ? s1 : s2;
 }  

inline 说明对于编译器来说只是一个建议，编译器可以选择忽略这个。 

一般来说，内联机制适用于优化小的、只有几行的而且经常被调用的函数。

大多数的编译器都不支持递归函数的内联。一个1200 行的函数也不太可能在调用点内联展开。

内联函数应该在头文件中定义，这一点不同于其他函数。

10. 重载与作用域

一般的作用域规则同样适用于重载函数名。如果局部地声明一个函数，则该函数

将屏蔽而不是重载在外层作用域中声明的同名函数。由此推论，每一个版本的重载函数都应在同一个作用域中声明。

一般来说，局部地声明函数是一种不明智的选择。函数的声明应放在头文件中。

/* Program for illustration purposes only:
 * It is bad style fora function to define a local variable
 * with the same nameas a global name it wants to use
 */
 string init();                    // the name init hasglobal scope
 void fcn()
 {
 int init = 0;                     // init is local andhides global init
 string s = init();                // error: global init is hidden
 }
…
void print(const string &);
 void print(double);               // overloads the print function
 void fooBar(int ival)
 {
 void print(int);                  // new scope: hides previousinstances ofprint
 print("Value:");                  // error:print(const string &) is hidden
 print(ival);                      //ok: print(int) is visible
 print(3.14);                      //ok: calls print(int); print(double) is hidden
 }

11. 候选函数

调用所考虑的重载函数集合，该集合中的函数称为候选函数。候选函数是与被调函数同名的函数，

可行函数

从候选函数中选择一个或多个函数，它们能够用该调用中指定的实参来调用。因此，选出来的函数称为可行函数.

12. 重载和const 形参

可基于函数的引用形参是指向const 对象还是指向非const 对象，实现函数重载。将引用形参定义为const 来重载函数是合法的，因为编译器可以根据实参是否为const 确定调用哪一个函数：

 Recordlookup(Account&);
 Record lookup(constAccount&); // new function
 const Account a(0);
 Account b;
 lookup(a);          // calls lookup(const Account&)
 lookup(b);          // calls lookup(Account&)

如果形参是普通的引用，则不能将const 对象传递给这个形参。如果传递了const 对象，则只有带const 引用形参的版本才是该调用的可行函数。

13. 指向函数的指针

函数指针是指指向函数而非指向对象的指针。

14.函数指针 

函数指针类型相当地冗长。使用typedef 为指针类型定义同义词，可将函数指针的使用大大简化：

 typedef bool(*cmpFcn)(const string &, const string &);

在引用函数名但又没有调用该函数时，函数名将被自动解释为指向函数的指针。假设有函数：

 // compares lengthsof two strings
 boollengthCompare(const string &, const string &);

除了用作函数调用的左操作数以外，对lengthCompare 的任何使用都被解释为如下类型的指针：

 bool (*)(const string&, const string &);
 // 可使用函数名对函数指针做初始化或赋值：
 cmpFcn pf1 = 0;                        // ok: unboundpointer to function
 cmpFcn pf2 =lengthCompare;             // ok: pointer typematches function's type
 pf1 = lengthCompare;                   // ok: pointer type matchesfunction's type
 pf2 = pf1;                             //ok: pointer types match
 
 // 此时，直接引用函数名等效于在函数名上应用取地址操作符：
 cmpFcn pf1 =lengthCompare;
 cmpFcn pf2 =&lengthCompare;

函数指针只能通过同类型的函数或函数指针或0 值常量表达

式进行初始化或赋值。

将函数指针初始化为0，表示该指针不指向任何函数。

指向不同函数类型的指针之间不存在转换：

 string::size_typesumLength(const string&, const string&);
 boolcstringCompare(char*, char*);
 // pointer tofunction returning bool taking two const string&  cmpFcn pf;
 pf = sumLength;                          // error: returntype differs
 pf = cstringCompare;                     // error: parameter typesdiffer
 pf = lengthCompare;                      // ok: function and pointertypes match exactly

15. 通过指针调用函数

指向函数的指针可用于调用它所指向的函数。可以不需要使用解引用操作

符，直接通过指针调用函数：

 cmpFcn pf =lengthCompare;
 lengthCompare("hi","bye");     // direct call
 pf("hi","bye");                //equivalent call: pf1 implicitly dereferenced
 (*pf)("hi","bye");             //equivalent call: pf1 explicitly dereferenced

如果指向函数的指针没有初始化，或者具有0 值，则该指针不

能在函数调用中使用。只有当指针已经初始化，或被赋值为指

向某个函数，方能安全地用来调用函数。

16. 指向重载函数的指针

C++ 语言允许使用函数指针指向重载的函数：

 extern voidff(vector<double>);
 extern voidff(unsigned int);
 
 // which functiondoes pf1 refer to?
 void (*pf1)(unsignedint) = &ff; // ff(unsigned)
 //指针的类型必须与重载函数的一个版本精确匹配。如果没有精确匹配的函数，则对该指针的初始化或赋值都将导致编译错误：
 // error: no match:invalid parameter list
 void (*pf2)(int) =&ff;
 
 // error: no match:invalid return type
 double(*pf3)(vector<double>);
 pf3 = &ff;

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