函数探幽

info

《C++ Primer Plus》中文版第八章读书笔记

内联函数

常规函数调用是程序跳至函数入口地址处，执行后返回，内联函数的编译代码和程序代码“内联”，函数代码替换函数调用，程序无需跳转到另一个位置执行代码，因此内联函数的运行速度比常规函数稍快，但代价是需要占用更多的内存，使用这项特性，需要采取以下措施之一：

• 函数声明前加上关键字inline
• 函数定义前加上关键字inline

通常的做法是省略原型，将整个定义放在原本提供原型的地方，内联函数是向编译器的请求，当编译器发现该函数过大或者递归等时，并不会把它当做内联函数，如果C语言的宏执行了类似函数的功能，应考虑将其转换为C++内联函数

引用变量

引用是已定义变量的别名，int a; int &b = a;定义引用变量b是a的别名，类似int*表示指向int的指针，int&中&不是地址操作符而是类型标识符的一部分，表明是指向int的引用

引用和指针

• 指针可以声明后赋值，而引用必须声明时初始化
• 引用更接近于const指针，在创建时初始化，一旦与某个变量关联就将一直效忠于它
• 指针可以为空，但是没有空引用
• 指针可以修改，但是引用不能修改
• int *p = &a; int &c = *p;，使用指针对引用初始化，c是a的别名，p指向别的变量后c依然指向a

引用和函数参数

• 使用引用作为函数参数，和使用指针相比，函数原型中*改为&，函数定义中不需要使用*解引用
• 引用参数没有const修饰，引用比传递值限制更严格，不能使用类似x+3的非左值表达式作为实参
• 引用参数有const限制，在实参类型正确但非左值或实参类型不正确但可转换为正确类型这两种情况下会生成临时变量

inline void fun_const(const int &x) {cout<<x;}
inline void fun_normal(int &x) {cout<<x;}

int a = 1;
float b = 1.0;

fun_normal(a);          // OK
fun_normal(a+1);        // Error, 非左值
fun_normal(b);          // Error, 类型不匹配
fun_normal(b+1);        // Error, 非左值且类型不匹配

fun_const(a);           // OK
fun_const(a+1);         // OK, 生成临时变量
fun_const(b);           // OK, 生成临时变量
fun_const(b+1);         // OK, 生成临时变量

对于形参为const引用的C++函数，参数不是左值或者不匹配下，C++将创建正确类型的匿名变量，将函数调用的参数值传递给该匿名变量，并让参数来引用该变量，尽可能的将引用参数声明为const

引用和参数返回值

通常返回机制将返回值复制到临时存储区域中，随后调用程序访问该区域，返回引用意味着调用程序将直接访问返回值而不需要拷贝，返回引用的函数实际上是被引用变量的别名，避免将临时变量引用返回

const int &clone(int &x) {
    // 错误
    int a;
    a = x;
    // 正确
    int &a;
    a = x;
    return x;
}

默认参数

必须通过函数原型来设置默认参数，并且必须从右向左添加默认值，这意味着某个参数设置默认值，其右侧的所有参数也都要有默认值，函数定义中可以没有默认参数

int fun(int n, int m = 4, int j = 5);       // OK
int fun(int n, int m = 4, int j);           // Error

int fun(int n, int m, int j){
    n = m * j;
    n -= m + j;
    return n;
}

函数重载

函数重载是C++多态(polymorphism)特性之一，区分函数是否重载的关键是参数列表，数目类型顺序一一对应的形参列表(也称函数特征标)相同不是重载，不比较形参名，不比较返回类型(也称函数类型)，注意编译器在检查函数特征标时，把引用类型和类型本身视为同一个特征标，区分const和非const

double cube(double x);
double cube(double &x);         // Error，非函数重载

double power(double x, double y);
double power(const double x, double y);     // OK, 函数重载

int type(double y);
int typo(float y);              // 函数名不同，非函数重载

int hey(int x);
double hey(int y);              // 函数类型不同非函数重载

函数模板

一个交换任意类型值的函数模板例子

template <typename T>
void swap(T &a, T &b){
    T tmp;
    tmp = a;
    a = b;
    b= temp;
}

关键字typename也可以替换为class，模板不能缩短执行时间，最终的代码不包含任何模板，只包含为了程序生成的实际函数

• 函数模板也可以重载，定义数组交换的函数模板template <typename T> void swap(T [], T[], int)
• 并非所有模板参数都必须是模板参数类型T，如上所示交换数组的swap函数表示数组长度的参数直接写int而不是T

函数模板的显式具体化

以下分别是swap函数非模板，模板和具体化的3种原型，它们的优先级是非模板函数 > 具体化模板 > 常规模板，其中第三行swap<double>中的<double>是可选的，因为函数的参数类型表示，这是一个double的具体化，所以也可以写成template <> void swap(double &, double &);，一种老式的写法是void swap(double &, double &);，即去掉template <>

void swap(int &, int &);
template <typename T> void swap(T &, T &);
template <> void swap<double>(double &, double &);

编译器使用模板为特定类型生成函数定义时，得到的是模板实例，如int a=2, b=3; swap(a,b)编译器自动生成int类型的模板实例，这种实例化方式称为隐式实例化，显示具体化声明在关键字template后面包含<>，而显式实例化没有

重载解析

决定为函数调用使用函数定义的过程称为重载解析，编译器选择的优先次序为

1. 完全匹配，但常规函数优于模板
2. 提升转换，如char/short转int，float转double
3. 标准转换，如int转char，long转double
4. 用户定义的转换，如类声明中定义的转换

完全匹配的多个函数模板，最"具体"的优先，最具体指编译器推断使用哪种类型时执行的转换最少

template <typename T> void fun(T t);
template <typename T> void fun(T *t);

fun("abc");     //使用第二个函数模板