C++函数详解-优快云博客

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本文深入讲解了C++中的函数概念，包括默认参数、占位参数、函数重载、内联函数等内容，并探讨了宏与内联函数的区别及const修饰符的应用。

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1 函数

文章目录

1 函数

函数调用机制：

准备工作：将实参，局部变量，返回地址，若干寄存器，入栈
执行代码
清理现场
将入栈变量出栈，

1.1 函数参数

1.1.1 默认参数

：**

默认参数性质

参数数可以是常量，也可以是表达式
默认参数只可以放到形参列表后，而且一旦为某个形参指定了默认值，那么它后面的所有形参都必须有默认值
如果函数声明有默认值，那么实现时不可以有默认值。编译器禁止声明和定义时同时定义缺省参数值
- 原因：声明是用户可以看到的部分，客户非常信任地使用这个特性
- 实践证明，缺省参数可以在定义中，也可以在声明中，只要全局的声明和定义中只有一个带参数即可

默认参数的作用：

通过使用默认参数，可以减少要定义的析构函数、方法以及方法重载的数量。

#include<iostream>
using namespace std;

//常量默认参数
void func(int n, float b=1.2, char c='@'){
    cout<<n<<", "<<b<<", "<<c<<endl;
}
//表达式默认参数
float d = 10.8;
void func(int n, float b=d+2.9, char c='@'){
    cout<<n<<", "<<b<<", "<<c<<endl;
}

//2. 如果函数声明有默认值，函数实现的时候就不能有默认参数
int func2(int a = 10, int b = 10);
int func2(int a, int b) {
	return a + b;
}

int main(){
    //为所有参数传值
    func(10, 3.5, '#');
    //为n、b传值，相当于调用func(20, 9.8, '@')
    func(20, 9.8);
    //只为n传值，相当于调用func(30, 1.2, '@')
    func(30);

    return 0;
}

1.2.2 占位参数

C++中函数的形参列表里可以有占位参数，用来做占位，调用函数时必须填补该位置

语法： 返回值类型函数名 (数据类型){}

在现阶段函数的占位参数存在意义不大，但是后面的课程中会用到该技术

示例：

//函数占位参数 ，占位参数也可以有默认参数
void func(int a, int) {
	cout << "this is func" << endl;
}

int main() {

	func(10,10); //占位参数必须填补

	system("pause");

	return 0;
}

1.2 函数重载

1.2.1 函数重载规则

重载条件：

函数名称相同
参数列表不同。参数列表不同包括参数的个数不同、类型不同或顺序不同。
引用可以作为重载条件加上const；可基于函数的引用形参是指向 const 对象还是指向非 const 对象
const 修饰函数可实现重载，普通函数和常函数。

注意事项：

参数名称不同不可以作为重载条件。
返回值类型不可以作为重载条件。

本质：

重载决议：C++代码在编译时会根据参数列表对函数进行重命名，

例如void Swap(int a, int b)会被重命名为_Swap_int_int，void Swap(float x, float y)会被重命名为_Swap_float_float。当发生函数调用时，编译器会根据传入的实参去逐个匹配，以选择对应的函数，如果匹配失败，编译器就会报错。

本质：函数重载仅仅是语法层面的，本质上它们还是不同的函数，占用不同的内存，入口地址也不一样。

1.2.2 重载的二义性

二义性是指在编译过程中无法找出最匹配的函数，或者说编译器在函数匹配过后还是有多个函数满足要求，无法确定该执行那一个引发的错误。

1.参数数目引发的二义性（默认参数问题）

int get(){
    return 5;
}
int get(int a = 5){
    return a;
}
//调用get()
//不给参数和有默认参数会造成歧义。

2.参数隐式转换引发二义性

可以使用explict关键字禁用隐式转换

int get(int m){
    return m;
}
 
long get(long m){
    return m;
}
//double d = 1.234;
//调用get(d);double既可以隐式转换未long，也可以是int,或者说一般的数值类型之间都可以进行隐式类型转换，故无法确定那一个更加匹配。

3.引用作为重载条件

void func(int &a)
{
	cout << "func (int &a) 调用 " << endl;
}

void func(const int &a)
{
	cout << "func (const int &a) 调用 " << endl;
}
int a=10;
func(a);调用1 1.是变量可读可写   2.是可读  无二意性
func(10);调用2  1. int &a=10;语法错误，引用必须指向一个内存
    			2. const int a=10;合法，创建临时向量 存储10，然后引用指向。

1.3 内联函数

函数调用机制：

C++程序的执行过程可以被当做多个函数的调用过程，从main函数开始，到main函数结束；然而函数的调用将会产生开销，因此短代码的函数开销不可忽略，而长函数的函数开销可以忽略。
1. 准备工作：将实参，局部变量，返回地址，若干寄存器，入栈
2. 执行代码
3. 清理现场
4. 将入栈变量出栈，

**背景：**当函数体代码比较多，函数调用机制时间可以被忽略

当函数体代码比较少，函数调用机制时间相对较长，不可忽略。

解决方法：内联函数

消除时空开销，提高效率。在函数编译时将内联函数调用处，直接用内联函数的代码替换。如此，便不需要函数调用。

注意事项：

内联函数特性

内联函数不应该有声明,内敛函数省略函数原型，直接将函数的整个定义放入提供函数原型的地方。(声明时进行定义，不需要将声明的定义分离)
函数定义时使用inline有效，声明inline编译器无视
编译器对是否内联有自己的想法，程序员仅仅是提供建议，最终是否内联还是取决于编译器
内联函数是一种空间换时间的做法，编译期间，内联函数代码展开，省去函数调用开销，代码很长或者有循环/递归的函数不适宜使用作为内联函数。可能会造成代码膨胀。
在debug模式下，内联函数默认是不会展开的，因为debug模式主要是用来调试代码的

内联函数失去函数的本质

函数是一段可以重复使用的代码，它位于虚拟地址空间中的代码区，也占用可执行文件的体积，而内联函数的代码在编译后就被消除了，不存在于虚拟地址空间中，没法重复使用

#include <iostream>
using namespace std;
//声明处inline关键字会被忽略
inline void swap(int*,int*);

//内联函数，交换两个数的值
inline void swap(int *a, int *b){
    int temp;
    temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int main(){
    int m, n;
    cin>>m>>n;
    cout<<m<<", "<<n<<endl;
    swap(&m, &n);
    cout<<m<<", "<<n<<endl;

    return 0;
}

1.3.1 内联函数代替带参数的宏

宏的调用机制是字符串的替换，而不是按值传递。

当n = 9 时，SQ(n) = 81

如果把SQ(n)换成SQ(n+1)却得不到100，因为sq = n+1*n+1;

#include <iostream>
using namespace std;
#define SQ(y) y*y
int main(){
    int n, sq;
    cin>>n;
    sq = SQ(n+1);
    cout<<sq<<endl;
    return 0;

}

1.3.2内联函数代替宏

宏可以带参数，宏的机制是字符串替换

注意踩坑
#define SQ(y) y*y
当n = 9 时，SQ(n) = 81
如果把SQ(n)换成SQ(n+1)却得不到100，因为sq = n+1*n+1;
要想得到正确的结果，还应该对宏加以限制，在两边增加( )，如下所示：
#define SQ(y) ( (y)*(y) )

C++推荐使用内联函数代替宏，函数调用比字符串替换相比快捷
头文件和内联函数
- 内联函数可以定义在头文件中，且该文件可以被多次include
- 非内联函数不可以定义在头文件中，且头文件多次include会有重复定义错误

1.3.3宏

宏的优点：宏函数在预处理阶段展开了，减少了函数调用的开销（传参，参数压栈以及栈帧花销）…
宏的缺点：宏函数可能会存在一定的副作用；在预处理阶段进行替换，不会参与编译，少了类型检测；宏函数不能调试…
在C++中，宏常量可以用const修饰的常量来代替，宏函数可以用内联函数来代替

1.3.4const修饰变量

在C语言中，const修饰的变量不能成为常量，只能称为不能被修改的变量
在C++中，被const修饰的变量称为常量，且有宏替换的功能
被const修饰的变量的替换发生在编译阶段，在所有使用const常量的位置用常量的值替换该常量