C++函数

函数定义、声明

函数：被组织成具有特定名称的独立单元的代码块

• 将某段操作代码组织起来，编写一次、多次使用，可以显著降低 程序规模，而且使程序更易于维护

• 将大型程序分解成多个易于管理的小部分

  • 好的、独特的分解分解方法，会使得每个函数都是紧密的 单元，使得问题整体更加易于理解
  • top-down design：过程一般从主程序开始分解问题， 逐步求精
  • 即使函数只在程序中使用一次，定义函数依然值得

type name(parameters){
	body
}

• name：函数名
• parameters：逗号分隔的函数形参列表

Parameters

形参：调用函数时用以传递实参的占位符

• 类似局部变量，但是在调用时使用实参进行初始化
• 如果需要使用形参值，可以忽略其形参名，即使是在 函数实现中也可以忽略，如：++后缀重载

Default Parameter

默认形参：具有默认值的形参，调用时可以不给其传递实参值

• 默认形参只能出现在函数声明中，不能出现在函数定义中
• 默认形参只能出现在形参列表末尾

• 默认形参在C++中有滥用的问题，更倾向使用函数重载完成默认 形参的功能
• 默认形参、函数重载同时使用可能导致编译器无法识别应该调用 何者而报错

Value Parameter

值参数：函数调用时，被调函数中值形参将获得主调函数的实参的 值拷贝

• 被调函数中传入的实参变量值仅改变被调用函数局部形参 的值，对主调函数中实参变量的值没有影响

Reference Parameter

引用参数&：函数调用时，被调函数中引用形参获得主调函数中实参 引用

• 主调函数、被调函数共享实参变量的统一存储空间，不需要复制 实参变量中的值，有时更高效

• 对应引用形参的实参必须是可赋值的量，如：变量名

  • 实参可以是指针，即参数可以同时有* &

    int insertAVL(BSTNode * & t, const string & key);

• 常用于

  • 需要保存函数对参数值的修改
  • 函数需要返回多个值：并通过实参列表向函数传递、获取值

Constant Reference Parameter

常量引用调用const &：常量引用作为函数参数调用

• 传递对象时，常量引用调用通常优于传统引用调用、值调用， 提供了引用传递的高效性、值传递的安全性

• 需要注意参数中const关键字的位置

  int strlen(const char * cptr);
  	// `const`后是类型名，表明`cptr`是指向`const char`指针
  	// 不能改变`cptr`指向的支付串内容
  int strlen(char * const cptr);
  	// `const`后是形参名，表明`cptr`常量，其值不能改变

• 使用常量引用需要参数类是constant correct，能够提供更多 的关于类中定义的方法的信息

Prototype

函数原型/函数声明：函数定义的首行加上分号结尾组成

• 提供编译器大部分情况下仅仅需要的形参、返回值类型

• 函数原型中形参名可选，但是好的形参名有助于可读性

• 如果函数先定义后调用，可以不需要编写函数原型，但这种代码 风格和自顶向下的程序设计风格相悖

Signature

函数签名：函数的形参模型

• 和函数原型相比，不包括返回值类型

Overloading

函数名重载：使用相同名字的不同版本函数

• 函数名相同、函数参数列表不同是合法的，即函数签名不同即 合法（函数原型不同不一定合法，返回值类型不同）

  • 形参数量
  • 形参类型

• 编译器遇到调用函数的函数名指代不唯一时，编译器会检查所传 实参，选择最合适的函数版本

Calling

使用函数名调用函数代码（块）的行为

• 函数被调用后将会获得函数argument提供的值，执行函数功能

• 返回函数调用点：记忆主调程序工作情况，以便程序 返回函数调用的确切位置是函数调用机制的主要特性之一

• argument：实参，调用函数时的表达式，用于向函数传递信息
• 调用函数前必须对函数提供声明或定义，以使编译器可以判断 函数调用是否与其定义兼容

函数调用步骤

• 主调函数将实参与自己上下文中的若干局部变量绑定来 计算每个参数值

  • 实参通常为表达式，计算其值时可能涉及操作符、其他函数 调用
  • 新的函数开始执行前，主调函数会对传如的实参合法性进行 验证

• 系统为新函数所需的所有局部变量（包括形参）创建新的存储 空间

  • 这些变量将被分配在内存中stack frame区域中

• 每个实参值将被传入到函数相应的形参变量中

  • 对于包含多个形参的函数，实参对形参的值拷贝将按照 对应函数形参顺序执行
  • 如有必要，编译器将像变量赋值一样，执行从实参到 形参的类型转换
  • 对引用参数，栈帧会存储一个指针指向该值内存单元

• 执被调函数体中语句，直到遇到return语句或没有多余语句

• 如果函数有返回值，函数体内return语句表达式的值将被计算 ，作为返回值返回给主调函数

  • 如有必要，编译器将执行数值的类型转换，确保返回值 符合被调函数值的类型要求（被调函数返回之前转换）

    int rint(){
    	return 9.8;
    		// 返回整形
    }
    int main(){
    	double j = rint();
    		// `j`被初始化为`9.8`
    }

• 删除为函数调用创建的栈帧，其中所有局部变量被系统清理

• 将函数返回值（若存在）代入到调用函数调用点的位置

Pointer to a Function

函数指针：函数的第一条指令地址

double *g(double);
	// 返回double类型指针的函数g
double (*fn)(double);
	// 返回double类型的函数指针fn

• 将函数作为数据值使用：使设计有效的接口变得容易，允许用户 像指定数据一样指定操作，即作为回调函数

  void mapAll(double (*fn)(double));
  	// 声明使用函数指针做参数

• C++对函数指针自动解析引用

• 早期计算中，程序以代码、数据完全分开形式表示
• 现代计算机，内存同时存储的数据值、硬件执行的机器指令
• von Neumann Architecture：冯诺伊曼体系结构，将指令存储 在内存地址中作为数据值使用，使得创建函数指针成为可能

Closure

C++需要使用创建必要数据结构实现闭包

• 需要将数据、代码封装在一个单独实体，即对象/类

• 为使得闭包函数一般化，最好的方法是使用function class 实现，直接将实例作为“函数” （当然可以随便实现一个函数，不影响）

• 函数类参见cppc/basics/class
• 闭包参见program/program_design/function_design

函数类作为参数

• 使用函数类作为参数时，没有任何明确方法声明类型，因为任何 重载()操作符都可以作为参数

• C++使用模板函数实现，任何以函数对象作为参数的函数

  template <typename FunctionClass>
  void mapAll(FunctionClass fn);

  • 传给模板函数mapAll值可以是任意类型
  • 但当编译器展开其时，若参数类型不能获得期望参数， 编译器报错