C++ 笔记：函数

函数基础

形参和实参

• 编译器能以任意可行的顺序对实参求值
• 实参数量应与形参数量一致，所以形参一定会被初始化

局部对象

• 形参和函数体内部定义的变量统称为局部变量，局部变量仅在函数的作用域内可见，并将外层作用域中的同名变量隐藏
• 在所有函数体之外定义的对象存在于程序的整个执行过程中。此类对象在程序启动时被创建， 直到程序结束才会销毁
• 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时初始化，并且直到程序终止才被销毁，在此期间即使对象所在的函数结束执行也不会对它有影响：

size_t countCalls() {    // 计算函数被调用的次数
  static size_t count = 0;
  return ++count;
}

• 内置类型的局部静态变量如果没有显式的初始值，则初始化为 0

参数传递

传引用参数

• 使用引用形参避免拷贝：拷贝大的类类型对象或者容器对象比较低效，甚至有的类类型（包括 IO 类型）根本就不支待拷贝操作。当某种类型不支待拷贝操作时， 函数只能通过引用形参访问该类型的对象
• 当函数无须修改引用形参的值时使用常量引用

const 形参和实参

• 和其他初始化过程一样，当用实参初始化形参时会忽略掉顶层 const，因此下面两个函数是重复定义：

void foo(const int i) {}
void foo(int i) {}

• 尽量使用 const 引用作为形参：如果采用普通引用作为形参，则无法将 const 对象、字面值或需要类型转换的对象传递给函数

默认参数

• 调用含有默认实参的函数时，可以包含该实参，也可以省略该实参
• 一旦某个形参被赋予了默认值，它后面的所有形参都必须有默认值
• 函数调用时实参按其位置解析，默认实参负责填补函数调用缺少的尾部实参

数组形参

• 为函数传递一个数组时，实际上传递的是指向数组首元素的指针

// 以下三个函数等价
void foo(const int *arr);
void foo(const int arr[]);
void foo(const int arr[10]);  // 数字 10 会被忽略，数字大小对函数调用没有影响

int i = 1;
int arr[5] = {0, 1, 2, 3, 4}; 
foo(&i);    // 正确调用
foo(arr);   // 正确调用

• 因为数组是以指针的形式传递给函数的， 所以一开始函数并不知道数组的确切尺寸，调用者应该为此提供一些额外的信息，以确保指针不会越界
• 传递指向数组首元素和尾后元素的指针：

void print(const int *begin, const int *end) {
    while (begin != end)
      cout << *begin++ << endl;
}

print(begin(arr), end(arr));   // #include <iterator>

main() 处理命令行选项

int main(int argc, char **argv) {}

• 当实参传给 main 函数之后， argv 的第一个元素指向程序的名字或者一个空字符串，接下来的元素依次传递命令行提供的实参。最后一个指针之后的元素值保证为 0

initializer_list 形参

• 如果函数的实参数量未知但是全部实参的类型都相同，可以使用 initializer_list 类型的形参
• initializer_list 是一种模板类型，用于表示某种特定类型的值的数组，其提供的常用操作有：

initializer_list<T> lst;                // 空列表
initializer_list<T> lst{a, b, c, ...};  // 列表中的元素均为 const
lst2(lst1);                             // 拷贝或者赋值不会复制其中的元素，而是共享元素
lst2 = lst1;
lst.size();
lst.begin();    // 指向首元素的指针
lst.end();      // 指向尾元素下一个位置的指针

• initializer_list 对象中的元素永远是常量值， 不允许改变 initializer_list 对象中元素的值
• 使用 initializer_list 可以传递未知数量的同类型参数：

void errorMsg(initializer_list<string> ini_list) {
  for (auto msg : ini_list)
    cout << msg << endl;
}

• 想向 initializer_list 形参中传递一个值的序列，则必须把序列放在一对花括号内

errorMsg({string1, string2, ...});

• 含有 initializer_list 形参的函数也可以同时拥有其他形参

返回值

• 函数返回一个值的方式和初始化一个变量或形参的方式完全一样：返回的值用于初始化调用点的一个临时量， 该临时量就是函数调用的结果
• 不允许返回局部对象的引用或指针：函数终止意味着局部变量的引用或指针将指向不再有效的内存区域
• 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
• 函数可以返回花括号包围的值的列表

函数重载

• 重载的函数应该在形参数量或形参类型上有所不同
• 顶层 const 不影响传入函数的对象，因此一个拥有顶层 const 的形参无法和另一个没有顶层 const 的形参区分开来

void print(string str);
void print(const string str);     // 重复声明了 void print(string str);

void print(double *d_ptr);
void print(double *const d_ptr);  // 重复声明了 void print(double *d_ptr);

• 底层 const 的区别则可以区分为不同的函数
  • 只能将 const 对象或指向 const 的指针传递给 const 形参
  • 传递一个非常量对象或者指向非常量对象的指针时，编译器会优先选用非常量版本的函数

void print(string &str);
void print(const string &str);    // 可以区别于 void print(string &str);

void print(double *d_ptr);
void print(const double *d_ptr);  // 可以区别于 void print(double *d_ptr);

函数指针

• 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
• 要声明一个指向函数的指针，只需要用指针替换函数名即可：

bool lengthCompare(const string &str1, const string &str2); // 该函数的类型为
                                                            // bool(const string &, const string &)

bool (*func_ptr1)(const string &, const string &);          // 声明指向函数的指针 func_ptr1，未初始化
bool (*func_ptr2)(const string &, const string &) = lengthCompare;          
                                                            // 声明指向函数的指针 func_ptr2 并初始化

• 函数名即为函数的地址；把函数名作为一个值使用时，该函数名自动地转换成指针
• 可以直接使用指向函数的指针调用该函数，无须提前解引用指针

func_ptr1 = lengthCompare;  // 赋值，等价于 func_ptr1 = &lengthCompare; 取地址符可省略 
// 以下三条函数调用语句等价：                                                        
bool b1 = lengthCompare("hello", "bye");                 
bool b1 = func_ptr1("hello", "bye");                 
bool b1 = (*func_ptr1)("hello", "bye"); // 解引用符可省略