第八章 函数幽探

Posted 2020-10-09 sungnox

内联与宏：

C++新增的内联函数与普通函数一样是按值传递的，而宏是直接替换的。

#define SQUARE(X) X*X
int a;
a = SQUARE(5+10) //相当于a = 5+10*5+10

 

C++的引用变量：

引用变量的最大用途是用作函数的形参，通过将引用变量作为参数，函数将使用原始数据而不是其副本。引用为处理大型结构提供了非常方便的途径。

将引用作为函数参数的参数传递方法称为按引用传递。

传递引用的限制更严格，引用只是得到了变量的别名，此时将不能传递表达式。

 

临时变量、引用参数和const

 如果实参和引用参数不匹配，C++将生成临时变量。但是目前，仅当参数为const引用时，C++才允许这么做（以前不一样）。

下面两种情况将生成临时变量：

1. 参数的类型正确，但不是左值。

2. 参数的类型不正确但可以转换成正确的类型。

为什么要生成临时变量？

如果接受引用参数的函数的意图是修改作为参数传递的变量，那么创建临时变量将阻止这种意图的实现，其行为类似于按值传递；

如果接受引用参数的函数的目的只是使用传递的值，而不是修改他们，因此临时变量不会造成任何不利的影响，反而会使函数在可处理的参数种类方面更通用。

应尽可能将引用声明为const:

1. 使用const可以避免无意中修改数据的编程错误；

2. 使用const使函数能够处理const和非const实参，否则将只能接受非const数据；

3. 使用const引用，使函数能够正确生成并使用临时变量。

 

正常情况下接受引用参数的函数的实参是左值，若不是左值，但实参类型正确且为const引用的话，将生成临时变量。

C++11新增了另一种引用，右值引用，是使用&&声明的（把以前的引用称为左值引用）：

double j = 15.0;
double && jref = 2.0*j + 18.5; //不能使用double &声明jref

 

使用引用的主要目的是应用与结构和类的，而不是基本的内置类型。

将引用用于结构体

返回引用时，应避免引用函数终止时不再存在的内存单元（例如，返回临时变量的引用）。

函数返回结构体引用时，函数调用可以作为左值被赋值；为避免函数调用作为左值被赋值（防止返回的内存块被修改），一般返回const引用。

将引用用于对象

string类定义了一种char* 到string的转换功能，这使得可以使用C-风格字符串来初始化string对象。

基类引用可以指向派生类对象，而无需进行强制类型转换。

传递类对象的标准方式是按引用传递。

C++的输出格式化：

 

 1 #include<iostream>
 2 using namespace std;
 3 int main()
 4 {
 5     ios_base::fmtflags inits;//数据类型ios_base::fmtflags声明的变量用于存储，给此变量赋值前的所有格式化设置
 6     double x = 3333.0;
 7 //    cout.setf(ios_base::fixed);//定点表示法
 8 //    cout.setf(ios_base::showpoint);//将对象置于显示小数点的模式
 9     cout.precision(2);//设置显示精度
10     inits = cout.width(15);//设置字段宽度
11     cout << x << endl;
12     cout.setf(inits);//返回inits之前的所有格式化设置
13     cout << x << endl;
14     char str[4] = "abc";
15     cout << str[3] << endl;
16     system("pause");
17     return 0;
18 }

 

默认参数

函数重载：

默认参数让程序员能够使用不同数目的参数调用同一个函数，而函数多态（重载）使能够使用多个重名的函数。

函数重载的关键是函数的参数列表——也称函数特征标（function signature）。

C++允许定义名称相同的函数，条件是它们的特征标不同（返回类型可以相同也可以不同）。

如果参数类型和/或参数数目不同，则特征标也不同。

C++在检查特征标时，将类型和类型引用视为同一特征标，而不会将const和非const变量视为同一特征标。

若一个函数有多个重载版本的话，将调用最匹配的版本。

名称修饰：

C++编译器通过名称修饰（将函数名转换成内部表示，来描述接口，修饰时使用的约定随编译器而定），来跟踪每一个重载函数。

 

函数模板

 函数模板使用泛型来定义函数。

定义普通模板的示例：

template <typename T> //or "class T"
void Swap(T &a, T &b)
{
  pass;  
}

函数模板不能用来缩短可执行函数，最终代码不包含任何模板，而只包含程序生成时的实际函数。

使用模板的好处是，它使生成多个函数定义更简单、更可靠。

模板通常放在头文件中。

 

并非所有的模板都必须是模板参数类型，模板函数也可以重载。

 

模板的局限性：

有些类型并不支持一些函数内定义的运算，这时就对一些类型造成了限制。

有两种解决方案：1. 重载运算符； 2. 为具体类型提供具体化的模板定义。

 

模板的具体化：

1. 对于给定的函数名可以有非模板函数、模板函数和显示具体化模板函数以及它们的重载版本；

2. 显示具体化的原型和定义以template <>开头；

3. 具体化优先于常规模板，而非模板函数优先于具体化和常规模板。

 

隐式实例化（implicit instantiation）、显式实例化（explicit instantiation）和显式具体化（explicit specialization）统称为具体化（specialization）。

在声明中使用前缀template和template <>以区分显式实例化和显式具体化。

 

重载解析：

C++有一个良好的策略，来决定使用哪一个函数定义。

使函数调用参数与可行的候选函数的参数匹配所要进行的转换，从最佳到最差的顺序如下所述：

1. 完全匹配，但常规函数优于模板函数；

2. 提升转换（例如，char和short自动转换为int，float自动转换为double）；

3. 标准转换（例如，int转换为char，long转换为double）。

 

若是指针和引用指向的数据有const和非const之间的区别，不会产生二义性（ambiguous）；若是普通常量，则没有const和非const的区别。

 

如果两个完全匹配的函数都是模板函数，则较具体的模板函数优先（执行的转换最少的优先）。

找出最具体的模板的规则被称为函数模板的部分排序规则。

 

创建自定义选择

如lesser(...)有模板函数和非模板函数两个版本，在调用中使用：

lesser<>(...);
lesser<int>(...)

将自定义选择模板函数。

 

C++11中模板函数的改善

1. C++11新增了关键字decltype，解决模板函数中类型定义的问题。

template<class T1, class T2>
void ft(T1 x, T2 y)
{
  ...
  decltype(x+y) xpy = x+y;  
  ...    
}

2. C++11后置返回类型。

auto h(int x, float y) -> double
{/*function body*/}

其中auto是一个占位符，表示后置返回类型提供的类型。