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# 函数

## 函数基础

- **函数定义**：包括返回类型、函数名字和0个或者多个**形参**（parameter）组成的列表和函数体。
- **调用运算符**：调用运算符的形式是一对圆括号 `()`，作用于一个表达式，该表达式是函数或者指向函数的指针。
- 圆括号内是用逗号隔开的**实参**（argument）列表。
- 函数调用过程：
  - 1.主调函数（calling function）的执行被中断。
  - 2.被调函数（called function）开始执行。
- **形参和实参**：形参和实参的**个数**和**类型**必须匹配上。
- **返回类型**： `void`表示函数不返回任何值。函数的返回类型不能是数组类型或者函数类型，但可以是指向数组或者函数的指针。



### 局部对象

- **名字**：名字的作用于是程序文本的一部分，名字在其中可见。
- **生命周期**：对象的生命周期是程序执行过程中该对象存在的一段时间。
- **局部变量**（local variable）：形参和函数体内部定义的变量统称为局部变量。它对函数而言是局部的，对函数外部而言是**隐藏**的。
- **自动对象**：只存在于块执行期间的对象。当块的执行结束后，它的值就变成**未定义**的了。
- **局部静态对象**： `static`类型的局部变量，生命周期贯穿函数调用前后。

### 函数声明

- **函数声明**：函数的声明和定义唯一的区别是声明无需函数体，用一个分号替代。函数声明主要用于描述函数的接口，也称**函数原型**。
- **在头文件中进行函数声明**：建议变量在头文件中声明；在源文件中定义。
- **分离编译**： `CC a.cc b.cc`直接编译生成可执行文件；`CC -c a.cc b.cc`编译生成对象代码`a.o b.o`； `CC a.o b.o`编译生成可执行文件。

## 参数传递

- 形参初始化的机理和变量初始化一样。
- **引用传递**（passed by reference）：又称传引用调用（called by reference），指**形参是引用类型**，引用形参是它对应的实参的别名。
- **值传递**（passed by value）：又称传值调用（called by value），指实参的值是通过**拷贝**传递给形参。

### 传值参数

- 当初始化一个非引用类型的变量时，初始值被拷贝给变量。
- 函数对形参做的所有操作都不会影响实参。
- **指针形参**：常用在C中，`C++`建议使用引用类型的形参代替指针。

### 传引用参数

- 通过使用引用形参，允许函数改变一个或多个实参的值。
- 引用形参直接关联到绑定的对象，而非对象的副本。
- 使用引用形参可以用于**返回额外的信息**。
- 经常用引用形参来避免不必要的复制。
- `void swap(int &v1, int &v2)`
- 如果无需改变引用形参的值，最好将其声明为常量引用。

### const形参和实参

- 形参的顶层`const`被忽略。`void func(const int i);`调用时既可以传入`const int`也可以传入`int`。
- 我们可以使用非常量初始化一个底层`const`对象，但是反过来不行。
- 在函数中，不能改变实参的**局部副本**。
- 尽量使用常量引用。

### 数组形参

- 当我们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。
- 要注意数组的实际长度，不能越界。

### main处理命令行选项

- `int main(int argc, char *argv[]){...}`
- 第一个形参代表参数的个数；第二个形参是参数C风格字符串数组。

### 可变形参

`initializer_list`提供的操作（`C++11`）：

| 操作 | 解释 |
|-----|-----|
| `initializer_list<T> lst;` | 默认初始化；`T`类型元素的空列表 |
| `initializer_list<T> lst{a,b,c...};` | `lst`的元素数量和初始值一样多；`lst`的元素是对应初始值的副本；列表中的元素是`const`。 |
| `lst2(lst)` | 拷贝或赋值一个`initializer_list`对象不会拷贝列表中的元素；拷贝后，原始列表和副本共享元素。 |
| `lst2 = lst` | 同上 |
| `lst.size()` | 列表中的元素数量 |
| `lst.begin()` | 返回指向`lst`中首元素的指针 |
| `lst.end()` | 返回指向`lst`中微元素下一位置的指针 |

`initializer_list`使用demo：

```cpp
void err_msg(ErrCode e, initializer_list<string> il){
    cout << e.msg << endl;
    for (auto bed = il.begin(); beg != il.end(); ++ beg)
        cout << *beg << " ";
    cout << endl;
}

err_msg(ErrCode(0), {"functionX", "okay});
```

- 所有实参类型相同，可以使用 `initializer_list`的标准库类型。
- 实参类型不同，可以使用`可变参数模板`。
- 省略形参符： `...`，便于`C++`访问某些C代码，这些C代码使用了 `varargs`的C标准功能。

## 返回类型和return语句

### 无返回值函数

没有返回值的 `return`语句只能用在返回类型是 `void`的函数中，返回 `void`的函数不要求非得有 `return`语句。

### 有返回值函数

- `return`语句的返回值的类型必须和函数的返回类型相同，或者能够**隐式地**转换成函数的返回类型。
- 值的返回：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。
- **不要返回局部对象的引用或指针**。
- **引用返回左值**：函数的返回类型决定函数调用是否是左值。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。
- **列表初始化返回值**：函数可以返回花括号包围的值的列表。（`C++11`）
- **主函数main的返回值**：如果结尾没有`return`，编译器将隐式地插入一条返回0的`return`语句。返回0代表执行成功。

### 返回数组指针

- `Type (*function (parameter_list))[dimension]`
- 使用类型别名： `typedef int arrT[10];` 或者 `using arrT = int[10;]`，然后 `arrT* func() {...}`
- 使用 `decltype`： `decltype(odd) *arrPtr(int i) {...}`
- **尾置返回类型**： 在形参列表后面以一个`->`开始：`auto func(int i) -> int(*)[10]`（`C++11`）

## 函数重载

- **重载**：如果同一作用域内几个函数名字相同但形参列表不同，我们称之为重载（overload）函数。
- `main`函数不能重载。
- **重载和const形参**：
  - 一个有顶层const的形参和没有它的函数无法区分。 `Record lookup(Phone* const)`和 `Record lookup(Phone*)`无法区分。
  - 相反，是否有某个底层const形参可以区分。 `Record lookup(Account*)`和 `Record lookup(const Account*)`可以区分。
- **重载和作用域**：若在内层作用域中声明名字，它将隐藏外层作用域中声明的同名实体，在不同的作用域中无法重载函数名。

## 特殊用途语言特性

### 默认实参

- `string screen(sz ht = 24, sz wid = 80, char backgrnd = ' ');`
- 一旦某个形参被赋予了默认值，那么它之后的形参都必须要有默认值。

### 内联（inline）函数

- 普通函数的缺点：调用函数比求解等价表达式要慢得多。
- `inline`函数可以避免函数调用的开销，可以让编译器在编译时**内联地展开**该函数。
- `inline`函数应该在头文件中定义。

### constexpr函数

- 指能用于常量表达式的函数。
- `constexpr int new_sz() {return 42;}`
- 函数的返回类型及所有形参类型都要是字面值类型。
- `constexpr`函数应该在头文件中定义。

### 调试帮助

- `assert`预处理宏（preprocessor macro）：`assert(expr);`

开关调试状态：

`CC -D NDEBUG main.c`可以定义这个变量`NDEBUG`。

```cpp
void print(){
    #ifndef NDEBUG
        cerr << __func__ << "..." << endl;
    #endif
}
```

## 函数匹配

- 重载函数匹配的**三个步骤**：1.候选函数；2.可行函数；3.寻找最佳匹配。
- **候选函数**：选定本次调用对应的重载函数集，集合中的函数称为候选函数（candidate function）。
- **可行函数**：考察本次调用提供的实参，选出可以被这组实参调用的函数，新选出的函数称为可行函数（viable function）。
- **寻找最佳匹配**：基本思想：实参类型和形参类型越接近，它们匹配地越好。

## 函数指针

- **函数指针**：是指向函数的指针。
- `bool (*pf)(const string &, const string &);` 注：两端的括号不可少。
- **函数指针形参**：
  - 形参中使用函数定义或者函数指针定义效果一样。
  - 使用类型别名或者`decltype`。
- **返回指向函数的指针**：1.类型别名；2.尾置返回类型。