第七章 函数
函数基础
- 函数：封装了一段代码，可以在一次执行过程中被反复调用。
- 函数头
- 函数名称——标识符，用于后续的调用
- 形式参数——代表函数的输入参数
- 返回类型——函数执行完成后所返回的结果类型
- 函数体
- 为一个语句块（block），包含了具体的计算逻辑
- 函数头
- 函数声明与定义
- 函数声明只包含函数头，不包含函数体，通常至于头文件中
- 函数声明可出现多次，但函数定义通常只能出现一次（存在例外）
- 函数调用
- 需要提供函数名与实际参数
- 实际参数拷贝初始化形式参数
- argument——>实参
- parameter——>形参
- 返回值会被拷贝给函数的调用者
- 栈帧结构
- Frame（帧），每一个function按栈帧在memory中堆放，先入后出；
int Add(int x, int y)
{
int x1 = x + 1; // 局部变量
return x + y;
}
int Sub(int x, int y)
{
return x - y;
}
int main()
{
int z = Add(2, 3);
std::cout << z << std::endl;
z = Sub(2, 3);
std::cout << z << std::endl;
}
- 拷贝过程的（强制）省略
- 返回值优化
- C++17强制省略拷贝临时对象
- 函数的外部链接——mangle&demangle
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extern "C" //C类 型函数
int Add(int x, int y)
{
return x + y;
}
函数详解
参数
-
函数可以在函数头的小括号中包含零到多个形参
包含零个形参时，可以使用void标记
对于非模板函数来说，其每个形参都有确定的类型，但形参可以没有名称
形参名称的变化并不会引入函数的不同版本
-
实参到形参的<u>拷贝求值顺序不定</u>，C++17强制<u>忽略复制临时对象</u>
#include <iostream> void fun(int x, int y) { std::cout << y; } int main() { fun(1, 2); // 拷贝求值顺序不定 fun(1, int{}); // 临时变量会被C++17标准强制忽略，C++17标准之前由编译器决定 }-
-fno-elide-constructors忽略C++11（C++17标准之前）中对复制临时对象强制忽略的约束
-
-
函数传值、传址、传引用
#include <iostream> void fun(int par) { ++par; } int main() { int arg = 3; fun(arg); std::cout << arg << '\n'; // 传值 }#include <iostream> void fun(int* par) { ++(*par); } int main() { int arg = 3; fun(&arg); std::cout << arg << '\n'; // 传址 }#include <iostream> void fun(int& par) { ++par; } int main() { int arg = 3; fun(arg); std::cout << arg << '\n'; // 传引用 } -
函数传参过程中的类型退化
#include <iostream> void fun(int par[]) // void fun(int* par) { // ... } int main() { int a[3]; fun(a); } -
变长参数
-
initializer_list#include <iostream> #include <initializer_list> void fun(std::initializer_list<int> par) { // ... } int main() { fun({1, 2, 3, 4, 5}); // right fun({1, 2, 3, "123", 5}); // wrong } 可变长度模板参数
使用省略号表示形式参数
-
-
函数可以定义缺省实参
- 如果某个形参具有缺省实参，那么它右侧的形参都必须具有缺省实参
- 在一个翻译单元中，每个形参的缺省实参只能定义一次
- 具有缺省实参的函数调用时，传入的实参会按照从左到右的顺序匹配形参
- 缺省实参为对象时 ，传入的缺省值会随对象值的变化而变化
-
main函数的两个版本- 无形参版本
- 带两个形参的版本
int main(){
}
int main(int argc, char *argv[]){
if(argc != 3){
std::cerr<<"Usage: "<<argv[0]<<" param1 param2\n";
return -1;
}
std::cout<<"argc = "<<argc<<std::endl;
for(int i = 0; i < argc ; ++i){
std::cout<<argv[i]<<"\n";
}
}
函数体
-
函数体形成域
- 其中包含了自动对象（内部声明的对象以及形参对象）
- 也可包含局部静态对象
-
函数体执行完成时的返回
-
隐式返回
#include <iostream> void fun() { std::cout << "Hello" << std::endl; } int main() { fun(); } -
显式返回关键字：
return-
return;语句 return 表达式;return 初始化列表;
-
-
小心返回自动对象的引用或指针(容易返回已经销毁的对象)
#include <iostream> #include <initializer_list> std::initializer_list<int> fun() { std::cout << "Hello" << std::endl; return {1, 2, 3, 4, 5}; std::cout << "World" << std::endl; } int main() { auto x = fun(); }#include <iostream> int& fun() { int x = 3; return x; } int main{} { int& ref = fun(); } -
返回值优化（Return Value Optimization, RVO）—— C++17对返回临时对象的强制优化
- 具名返回值优化
- 非具名返回值优化
#include <iostream> struct Str { Str() = default; Str(const Str&) { std::cout << "Copy constructor is called\n"; } }; Str fun() { Str x; return x; } int main() { Str res = fun(); //两次拷贝构造，因此会输出两次"Copy constructor is called" }
-
返回类型
返回类型表示了函数计算结果的类型，可以为void
-
返回类型的几种书写方法
经典方法：位于函数头的前部
-
C++11引入的方式：位于函数头的后部（泛型编程和类的成员函数编写可能会简化编写）
-
C++14引入的方式：返回类型的自动推导
- 使用
constexpr if构造“具有不同返回类型”的函数，接收常量表达式
- 使用
返回类型与结构化绑定（C++17）语法糖
-
[[nodiscard]]属性（C++17） 表明返回值很重要需要保留
函数重载与重载解析
-
函数重载：使用相同的函数名定义多个函数，每个函数具有不同的参数列表(参数个数或者参数类型不同)
- 不能基于不同的返回类型进行重载
- 函数重载与name mangling
-
编译器如何选择正确的版本完成函数调用？
- 参考资源：Calling Functions: A Tutorial
-
名称查找
-
限定查找（qualified lookup）与非限定查找（unqualified lookup）
限定查找 -
非限定查找会进行域的逐级查找——名称隐藏（hiding）
查找通常只会在已声明的名称集合中进行
-
实参依赖查找（Argument Dependent Lookup: ADL）
-
只对自定义类型生效
因为obj在是Str对象，所以会去MyNS域中查找
-
-
-
重载解析：在名称查找的基础上进一步选择合适的调用函数
- 过滤不能被调用的版本（non-viable candidates）
- 参数个数不对
- 无法将实参转换为形参
- 实参不满足形参的限制条件
- 在剩余版本中查找与调用表达式最匹配的版本，匹配级别越低越好（有特殊规则）
- 级别1：完美匹配 或 平凡转换（比如加一个
const） - 级别2：promotion 或 promotion加平凡转换
- 级别3：标准转换 或 标准转换加平凡转换
- 级别4*：自定义转换 或 自定义转换加平凡转换或 自定义转换加标准转换
- 级别5*：形参为省略号的版本
- 函数包含多个形参时，所选函数的所有形参的匹配级别都要优于或等于其他函数
- 级别1：完美匹配 或 平凡转换（比如加一个
[站外图片上传中...(image-37f2f5-1690910469933)]
- 过滤不能被调用的版本（non-viable candidates）
函数相关的其他内容
- 递归函数：在函数体中调用其自身的函数
- 通常用于描述复杂的迭代过程（示例）比如二分查找
- 内联函数/
constexpr函数（表示在编译器执行，也可以在运行期执行）（C++11起）/consteval函数（C++20起）（只能在编译期执行）
内联函数的展开：
1.逻辑简单的函数可能会被展开 2.内联函数展开并不是简单的替换 3. inline void fun() ,inline关键字保证在多个翻译单元定义后只选择一次 ，由程序一次定义原则转为翻译单元一次定义原则。4.inline关键字声明一定要有函数定义。
constexpr函数
- 函数指针
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函数类型与函数指针类型
函数指针
高阶函数 函数指针与重载
将函数指针作为函数参数
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将函数指针作为函数返回值
小心：Most vexing parse，尝试使用大括号替换小括号，明确表示我们要构造一个对象而不是声明一个函数。
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