第7讲——函数初步

Posted 2020-10-03 GGBeng

我们知道，C++自带了一个包含函数的大型库（标准ANSI库加上多个C++类），但这并不能满足我们的需求，我们需要编写自己的函数。但我们在编写函数时为了提高编程效率，可更深入地学习STL和BOOST C++提供的功能。

 

我们先学习一下库函数，它是已经定义和编译好的函数，同时可以使用标准库头文件提供其原型，因此只需正确地调用这种函数即可。例如，标准C库中有一个strlen()函数，相关的标准头文件cstring包含了strlen()和其他一些与字符串相关的函数的原型。这些预备工作使程序员能够在程序中随意使用strlen函数。

 

所以，创建自己的函数时，需要我们自行处理这3个方面——定义、提供原型和调用。

 

我们知道函数分为：有返回值的函数和没有返回值的函数。

对于有返回值的函数，C++对于返回值的类型有一定的限制：不能是数组，但可以是其他任何类型——整数、浮点数、指针、结构和对象。

有趣的是，虽然不能直接返回数组，但可以将数组作为结构或对象组成部分来返回。

下面我们来讨论函数是如何处理数组的。

若要设计一个对数组中元素求和的函数，那么这个函数需要知道对哪个数组进行累计，因此我们需要将数组名作为参数传递给它。为使函数通用，而不限于特定长度的数组，还需要传递数组长度。下面我们来看一看函数头及其其他部分：

int sum_arr(int arr[],int n) 　　//arr是数组名，n是数组长度

这看上去表示：方括号指出arr是一个数组，而方括号为空则表明，可以将任何长度的数组传递给该函数。

但实际情况并非如此：arr实际上并不是数组，而是一个指针！好消息是，在编写函数的其余部分时，可以将arr看作是数组。

下面我们来研究研究函数如何使用指针来处理数组：

我们知道，C++将数组名视为指针。之前我们学过C++将数组名解释为第一个元素的地址：cookies == &cookies[0] 。但是我们应该要知道的是：①数组声明使用数组名来标记存储位置；②对数组名使用sizeof将得到整个数组的长度（以字节为单位）；③将地址运算符&用于数组名时，将返回整个数组的地址。

当我们在调用函数中如此调用数组时：int sum = sum_arr(cookies, ArSize); （cookies是数组名），根据C++规则，cookies是其第一个元素的地址，因此函数传递的是地址。而由于数组的元素的类型为int，因此cookies的类型必须是int指针，即int*。这表明，正确的函数头应该是这样的：

int sum_arr(int *arr,int n)　　　　//arr是数组名

其中，用int *arr替换了int arr[] 。这证明两个函数头都是正确的，因为在C++中，当（且仅当）用于函数头或函数原型中，int *arr和int arr[]的含义才是相同的。它们都意味着arr是一个int指针。然而，数组表示法（int arr[]）提醒用户，arr不仅指向int，还指向int数组的第一个int。

 

有一点需要记住，不同于传递常规变量（需要新建变量存储值），传递数组时，函数将使用原来的数组，这将可以节省复制整个数组所需的时间和内存。

 

下面，我们来讨论函数与结构。

相比于数组，涉及到函数时，结构变量的行为更接近于基本的单值变量。也就是说，与数组不同，结构将其数据组合成单个实体或数据对象，该实体被视为一个整体。

那么，我们给出结构在函数中的特性：①可以按值传递结构，就像普通变量那样，同时，函数将使用结构的副本；②函数可以返回结构，与数组名就是第一个元素的地址不同的是，结构名只是结构的名称，要获得结构的地址必须使用地址运算符&。

使用结构编程时，最直接的方式是像处理基本类型那样处理结构。也就是说，将结构作为参数传递，并在需要时将结构用作返回值使用。由于按值传递结构可能因结构过大而耗费大量内存，所以许多C程序员倾向于传递结构的地址，然后使用指针来访问结构的内容，然而C++提供了第三种选择——按引用传递。

【按值传递】

struct travel_time{
	int hours, mins;
};

travel_time sum(travel_time t1, travel_time t2)	//返回类型为结构类型 
{
	...
}

int main()
{
	travel_time day1 = {5, 45};
	travel_time day2 = {4, 55};
	travel_time trip = sum(day1, day2);		//结构变量作为参数 
}

在这里，结构体类型travel_time就像是一个标准的类型名，可被用来声明变量、函数的返回类型和函数的参数类型。

【按地址传递】

与传值操作不同的是，这能让函数对原始结构进行操作，而不是结构副本。

传递结构的地址而不是整个结构以节省时间和空间，此时需要使用指向结构的指针。

需要注意的是，如果我们希望在函数中不修改结构，我们应使用const修饰符。

 

关于函数和string对象，待日后学完string再来填坑。（p235）

 

突然看到书上有函数指针，我靠，别逗我笑，这种低级书应该只是形式上地描写一下。我们也先大概谈谈吧。

看了一下，书上讲的篇幅还挺多，我现在没时间扯这个了，以后需要再看。（p241）

 

温故而知新

【使用函数的3个步骤】

定义函数；提供原型；调用函数。

【编写一个接受3个参数的函数：指向数组区间中第一个元素的指针、指向数组区间最后一个元素后面的指针，以及一个int值，并将数组中每一个元素都设置为该int值】

void set_array(int *begin, int *end, int value)
{
	while(begin != end){
		*begin = value;
		begin++;
	}
} 

//注：在函数内部移动指针，离开函数后，指针恢复到初始位置（应该是在函数内部创建了一个指针副本）。因此无需在函数内部新创建一个指针。

【为什么不对类型为基本类型的函数参数使用const限定符】

答：因为函数在调用参数时，使用的是一个副本，而不是原来的数，因此不会修改作为实参的基本类型的值。而指针不同，指针为函数参数时，可以通过修改直着，来修改指针所指向的值。

【C++程序可以使用哪3种C-风格字符串格式】

答：字符串可以被储存在char数组中，可以使用带双引号的字符串来表示（比如"abc"，但这种无法被修改），也可以用指向字符串第一个字符的指针来表示。

【表达式*"pizza"的含义是什么？"taco"[2]呢】

答：

*"pizza"的含义是："pizza"是一个常量字符串，其名字表示为指向其地址的指针（类型为char*），对这个指针解除运算，是字符串的第一个字符——即p。*"pizze"的结果是：p

"taco"[2]的含义是：原理同上，这个常量字符串的第三个字符——是c。

以上答案存疑。

参考答案给的是：C++将字符串解释为指其第一个元素的地址，即p和t的地址，*给出第一个元素的值，[2]给第三个元素的值，所以分别是p和c。

【C++允许按值传递结构，也允许传递结构的地址。如果glitz是一个结构变量，如何按值传递他它？如何传递他的地址？这两种方法有何利弊？】

答：

按值传递则是传递他的类型，然后glitz作为参数进行传递。按地址传递则是参数使用结构指针。

按值传递的好处是不会修改原结构变量，按地址传递的好处正好是可以在函数内修改原结构变量。

假如结构类型是abc，则声明结构是abc glitz;

按值传递函数原型假如为：void mmm(abc);

按地址传递函数原型假如为：void mmm(abc*);

glitz作为参数时，按值是glitz，按地址则为&glitz。

补充：按值传递将自动保护原始数据，但这是以时间和内存为代价的（因为要复制副本），按地址传递可节省内存和时间，但不能保护原始数据，解决办法是使用const限定符。

【假设有如下结构声明：struct applicant  {char name[30];　　int credit_ratings[3];};

a。编写一个函数，它将applicant结构作为参数，并显示该结构的内容。

b。编写一个函数，他将applicant结构的地址作为参数，并显示该参数指向的结构的内容。】

void show_1(applicant m)
{
	cout<<m.name<<endl;
	for(int i=0;i<3;i++)
		cout<<m.credit_ratings[i]<<endl;
}

void show_2(applicant *m)
{
	cout<<m->name<<endl;
	for(int i=0;i<3;i++)
		cout<<(*m).credit_ratings[i]<<endl;
}