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C++学习笔记3[通俗易懂]

全栈程序员站长

发布于 2022-07-07 13:02:21

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代码可运行

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代码可运行

大家好，又见面了，我是全栈君。

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、形參表（可能为空）以及函数体组成。函数体是调用函数时运行的语句块。

在调用函数时，传递给函数的实參必须与对应的形參类型兼容。

给函数传递实參遵循变量初始化的规则。非引用类型的形參以对应实參的副本初始化。对（非引用）形參的不论什么改动仅作用于局部副本。并不影响实參本身。

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。可将形參指定为引用类型。对引用形參的不论什么改动会直接影响实參本身。应将不须要改动对应实參的引用形參定义为const 引用。

在 C++ 中。函数能够重载。

仅仅要函数中形參的个数或类型不同，则同一个函数名可用于定义不同的函数。编译器将依据函数调用时的实參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. 函数不能返回还有一个函数或者内置数组类型。但能够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．函数形參表

函数形參表能够为空，但不能省略。没有不论什么形參的函数能够用空形參表或含有单个keywordvoid 的形參表来表示。比如，以下关于process 的声明是等价的：

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

形參表由一系列用逗号分隔的參数类型和（可选的）參数名组成。

假设两个參数

具有同样的类型，则其类型必须反复声明：

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

參数表中不能出现同名的參数。类似地，局部于函数的变量也不能使用与函数的随意參数同样的名字。參数名是可选的，但在函数定义中，通常全部參数都要命名。

參数必须在命名后才干使用。

3. 參数传递

每次调用函数时，都会又一次创建该函数全部的形參，此时所传递的实參将会初始化相应的形參。形參的初始化与变量的初始化一样：假设形參具有非引用类型，则复制实參的值，假设形參为引用类型，则它仅仅是实參的别名。

4. 复制实參的局限性

复制实參并非在全部的情况下都适合，不适宜复制实參的情况包含：

• 当须要在函数中改动实參的值时。

• 当须要以大型对象作为实參传递时。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

假设函数具有普通的非const 引用形參，则显然不能通过const 对象进行调用。毕竟。此时函数能够改动传递进来的对象，这样就违背了实參的const 特性。但比較easy忽略的是，调用这种函数时。传递一个右值或具有须要转换的类型的对象相同是不同意的：

// 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

如果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。

如今，问题在于怎样将这两个操作符结合起来以获得指向指针的引用。这里给出一个样例：

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

形參 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仅仅是传递进ptrswap 函数的随意指针的别名。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;
 }
 
 // 编译并运行后，该程序产生例如以下结果：
 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。

当函数运行完成时。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。考虑以下的程序：

 // 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!
 }

这个函数会在执行时出错，由于它返回了局部对象的引用。当函数执行完成，

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

函数的返回类型能够是大多数类型。特别地。函数也能够返回指针类型。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。调用函数都要做非常多工作；调用前要先保存寄存器，并在返回时恢复；复制实參；程序还必须转向一个新位置运行。

将函数指定为inline 函数，（通常）就是将它在程序中每一个调用点上“内联地”展开。

如果我们将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 写成函数的额外运行开销。

 // 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仅仅是一个建议，编译器能够选择忽略这个。

一般来说，内联机制适用于优化小的、仅仅有几行的并且常常被调用的函数。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里定义，这一点不同于其它函数。

10. 重载与作用域

一般的作用域规则相同适用于重载函数名。

假设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。每个版本号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里。

/* 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。它们可以用该调用中指定的实參来调用。

因此，选出来的函数称为可行函数.

12. 重载和const 形參

可基于函数的引用形參是指向const 对象还是指向非const 对象，实现函数重载。将引用形參定义为const 来重载函数是合法的，由于编译器能够依据实參是否为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&)

假设形參是普通的引用。则不能将const 对象传递给这个形參。假设传递了const 对象。则仅仅有带const 引用形參的版本号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，函数名将被自己主动解释为指向函数的指针。

如果有函数：

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

除了用作函数调用的左操作数以外，对lengthCompare 的不论什么使用都被解释为例如以下类型的指针：

 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;

函数指针仅仅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，表示该指针不指向不论什么函数。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。能够不须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

假设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。

仅仅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++ 语言同意使用函数指针指向重载的函数：

 extern void ff(vector<double>);
 extern void ff(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号精确匹配。假设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;