函數(shù)基礎(chǔ)

1. 函數(shù)定義：返回類型削解、函數(shù)名富弦、0個(gè)或多個(gè)形參組成的列表、函數(shù)體氛驮。
   • 形參以逗號隔開腕柜。
   • 形參列表位于一對圓括號內(nèi)。
2. 函數(shù)執(zhí)行：調(diào)用運(yùn)算符矫废。
   • 調(diào)用運(yùn)算符作用于函數(shù)或指向函數(shù)的指針盏缤。
   • 圓括號內(nèi)為一個(gè)用逗號隔開的實(shí)參列表，用于對形參進(jìn)行初始化蓖扑。
   • 調(diào)用表達(dá)式的類型即為函數(shù)的返回類型唉铜。
3. 函數(shù)調(diào)用過程中，完成兩項(xiàng)工作：
   • 用實(shí)參初始化對應(yīng)的形參律杠。
   • 將程序控制權(quán)轉(zhuǎn)移給被調(diào)用函數(shù)潭流。
4. 形參與實(shí)參：
   • 實(shí)參的求值順序未被規(guī)定竞惋。
   • 初始化過程中，實(shí)參應(yīng)與形參類型關(guān)聯(lián)灰嫉。
5. 函數(shù)的形參列表：
   • 形參列表可為空拆宛。
   • 任意兩個(gè)形參不可同名，且不能與函數(shù)最外層作用域中的局部變量同名熬甫。
   • 形參可以不命名胰挑，用來表示該形參在函數(shù)中不被使用，但此操作不影響實(shí)參個(gè)數(shù)椿肩。
6. 函數(shù)的返回值：
   • 可為void瞻颂。
   • 不可以是數(shù)組或函數(shù)，但可以是指向數(shù)組和指向函數(shù)的指針郑象。
7. 局部靜態(tài)對象：在程序的執(zhí)行路徑第一次經(jīng)過對象定義語句時(shí)初始化贡这，直到程序終止時(shí)被銷毀。
   • 在類型聲明前使用static關(guān)鍵字厂榛。
   • 局部靜態(tài)變量沒有顯式的初始值時(shí)盖矫，初始化為0。
8. 函數(shù)聲明：可以聲明多次击奶，但只能定義一次辈双。
   • 函數(shù)聲明應(yīng)該在頭文件中，且源文件應(yīng)包含頭文件柜砾。

參數(shù)傳遞

1. 調(diào)用類型：根據(jù)形參是否為引用分為引用傳遞（傳引用調(diào)用）和值傳遞（傳值調(diào)用）湃望。
2. 參數(shù)類型：
   • 傳值參數(shù)：初始值被拷貝給變量，此時(shí)對變量的改動(dòng)不會(huì)影響初始值痰驱。
   • 指針形參：可以通過指針間接訪問其所指的對象证芭。
   • 傳引用參數(shù)：形參與實(shí)參綁定，函數(shù)可以通過改變形參來間接改變實(shí)參担映。
   • 使用引用废士，避免拷貝，更加高效蝇完。（無需修改參數(shù)時(shí)官硝，使用常量引用）
   • 使用引用參數(shù)可以返回額外信息。
3. const類型的形參與實(shí)參：實(shí)參初始化形參時(shí)會(huì)忽略頂層const限制短蜕。

//需要注意：
void func(const int i);  //func能夠讀取i泛源，但不能向i寫值。
void func(int i);  //由于頂層const被忽略忿危，此處屬于重復(fù)定義。

• 盡量將函數(shù)不會(huì)改變的形參定義為常量引用没龙。

4. 數(shù)組形參：為函數(shù)傳遞一個(gè)數(shù)組時(shí)铺厨，實(shí)際上傳遞的是指向數(shù)組首元素的指針缎玫。
5. 為函數(shù)提供數(shù)組尺寸信息的方法：
   • 使用標(biāo)記指定數(shù)組長度：C風(fēng)格字符串中的結(jié)束符。
   • 使用標(biāo)準(zhǔn)庫規(guī)范：傳遞指向數(shù)組首元素和尾后元素的指針（begin解滓、end函數(shù)）赃磨。
   • 顯示傳遞一個(gè)表示數(shù)組大小的形參：size_t類型。
6. 數(shù)組引用形參：形參可以是數(shù)組的引用洼裤。
7. 多維數(shù)組：數(shù)組第二維（以及后面所有維度）的大小都是數(shù)組類型的一部分邻辉，不能省略。
8. 含有可變數(shù)目形參的函數(shù)：如果實(shí)參類型相同腮鞍，可傳遞名為initializer_list的標(biāo)準(zhǔn)庫類型值骇；如果實(shí)參類型不同，則使用可變參數(shù)模板（后續(xù)介紹）移国。
9. initializer_list可提供的操作：

initializer_list<T> lst;  //默認(rèn)初始化吱瘩，T類型元素的空列表。
initializer_list<T> lst{a, b, c...};  //lst元素?cái)?shù)量與初始值一樣多迹缀，lst的元素是對應(yīng)初始值的副本使碾，列表中元素為const。
lst2(lst);
lst2 = lst;  //拷貝或賦值一個(gè)initializer_list對象不會(huì)拷貝列表中的元素祝懂，拷貝后票摇，原始列表和副本共享元素。
lst.size();  //列表中的元素?cái)?shù)量砚蓬。
lst.begin();  //返回指向lst首元素的指針矢门。
lst.end();  //返回指向lst尾后元素的指針。

//Example
void error_msg(initializer_list<string> il);
//調(diào)用形式
if(expected != actual)
  error_msg({"functionX", expected, actual});
else
  error_msg({"functionX", "Okay"});

返回類型和return語句

1. return語句形式：
   • return ;
   • return expression ;
2. 無返回值函數(shù)：無返回值的return語句只能用在返回類型是void的函數(shù)中怜械。
   • 無返回值的函數(shù)不要求一定return語句颅和，函數(shù)會(huì)隱式執(zhí)行。
   • 使用有返回值的return語句時(shí)缕允，要求expression必須是另一個(gè)返回值為void的函數(shù)峡扩，強(qiáng)行令void函數(shù)返回其他類型的表達(dá)式將引發(fā)編譯錯(cuò)誤。
3. 有返回值函數(shù)：
   • 非void的函數(shù)必須返回一個(gè)值障本。
   • 未返回值便結(jié)束函數(shù)執(zhí)行將引發(fā)未定義行為教届。
4. 返回的之用于初始化調(diào)用點(diǎn)的一個(gè)臨時(shí)量，該臨時(shí)量即為函數(shù)調(diào)用的結(jié)果驾霜。
   • 不要返回局部對象的引用或指針案训。
   • 返回引用的函數(shù)將返回左值，但只有返回非常量引用時(shí)才可對其賦值粪糙。
5. 函數(shù)可以返回花括號包圍的值的列表强霎。
6. 返回值為int的main()函數(shù)可以沒有return語句，編譯器將隱式插入return 0;蓉冈。
   • main()函數(shù)返回0值表示執(zhí)行成功城舞，其他值表示執(zhí)行失敗轩触。
7. 遞歸：函數(shù)調(diào)用自身。
8. 返回?cái)?shù)組指針方法：
   • 使用類型別名家夺。
   • Type (*function(parameter_list))[dimension]脱柱。
   • 使用尾置返回類型：auto function(parameter_list) -> Type(*)[dimension]
   • 已知返回的指針將指向哪一個(gè)數(shù)組時(shí)，使用decltype拉馋。

int odd[] = {1, 3, 5, 7, 9};
int even[] = {2, 4, 6, 8, 10};
decltype(odd)  *arrPtr(int i)  //decltype并不會(huì)將數(shù)組類型轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的指針榨为，所以聲明中需要加*符號。
{
  return (i % 2) ? &odd : &even;
}

函數(shù)重載

1. 重載函數(shù)的形參數(shù)量煌茴、形參類型應(yīng)有所不同随闺，返回值類型不同不能作為重載函數(shù)。
2. 函數(shù)重載時(shí)景馁，形參的頂層const屬性會(huì)被忽略板壮，但底層const屬性不會(huì)被忽略。
3. const_cast在函數(shù)重載中的應(yīng)用：

//比較兩個(gè)string的長度合住，返回較短者的引用
const string &shorterString(const string &s1, const string &s2)
{
  return s1.size() <= s2.size() ? s1 : s2;
}
//要求在實(shí)參不是常量時(shí)绰精，得到普通引用
string &shorterString(string &s1, string &s2)
{
  auto &r = shorterString(const_cast<const string&>(s1), const_cast<string &>(s2));
  return const_cast<string &>(r);
}

4. 調(diào)用重載函數(shù)時(shí)的可能結(jié)果：最佳匹配，無匹配透葛，二義性調(diào)用笨使。

特殊用途語言特性

1. 默認(rèn)實(shí)參：
   • 一旦某個(gè)形參被賦予默認(rèn)值，其后出現(xiàn)的所有形參均應(yīng)該有默認(rèn)值（合理設(shè)置形參順序）僚害。
   • 給定作用域內(nèi)硫椰，在函數(shù)的多次聲明中，一個(gè)形參只能被賦予一次默認(rèn)實(shí)參萨蚕。
   • 局部變量不能作為默認(rèn)實(shí)參靶草。

string screen(sz, sz, char = ' ');
string screen(sz, sz, char = '*');  //False
string screen(sz = 24, sz = 80, char);  //True

2. 內(nèi)聯(lián)函數(shù)：返回類型前加上inline關(guān)鍵字，聲明為內(nèi)聯(lián)函數(shù)岳遥，減少調(diào)用開銷奕翔。
   • 適用于規(guī)模較小、流程直接浩蓉、頻繁調(diào)用的函數(shù)派继。
   • 內(nèi)聯(lián)只是向編譯器發(fā)送的一個(gè)請求，編譯器可以忽略此請求捻艳。
3. constexpr函數(shù)：
   • 函數(shù)的返回類型及所有形參的類型均應(yīng)為字面值類型驾窟。
   • 函數(shù)體中有且只有一條return語句。
   • 編譯器將constexpr函數(shù)隱式指定為內(nèi)聯(lián)函數(shù)认轨。
   • 允許constexpr函數(shù)的返回值為非常量绅络。
4. 內(nèi)聯(lián)函數(shù)和constexpr函數(shù)一般放在頭文件內(nèi)。
5. 調(diào)試幫助：
   • assert預(yù)處理宏：assert(expr)，expr為0時(shí)恩急，assert輸出信息并終止程序執(zhí)行节视，expr非0時(shí)，不執(zhí)行操作假栓。
   • NDEBUG預(yù)處理變量：如果定義了NDEBUG，則assert不執(zhí)行任何操作霍掺。
   • _ _func_ _：當(dāng)前調(diào)試的函數(shù)名字匾荆。
   • _ _FILE_ _：存放文件名的字符串字面值。
   • _ _LINE_ _：存放當(dāng)前行號的整型字面值杆烁。
   • _ _TIME_ _：存放文件編譯時(shí)間的字符串字面值牙丽。
   • _ _DATE_ _：存放文件編譯日期的字符串字面值。

函數(shù)匹配

//Example
void f();  //(1)
void f(int);  //(2)
void f(int, int);  //(3)
void f(double, double = 3.14);  //(4)

1. 確定候選函數(shù)和可行函數(shù)：
   • 候選函數(shù)：重載函數(shù)集兔魂，需與被調(diào)用函數(shù)同名且其聲明在調(diào)用點(diǎn)可見烤芦。
   • 可行函數(shù)：可被調(diào)用這組實(shí)參調(diào)用的函數(shù)，要求形參數(shù)量與本次調(diào)用提供的實(shí)參數(shù)量相同析校，且類型相關(guān)构罗。
2. 尋找最佳匹配：
   • 實(shí)參類型與形參類型越接近，匹配越好智玻。
   • 含有多個(gè)形參的函數(shù)最佳匹配需要滿足該函數(shù)的每個(gè)實(shí)參的匹配都不劣于其它可行函數(shù)需要的匹配遂唧，且至少有一個(gè)實(shí)參的匹配優(yōu)于其它可行函數(shù)提供的匹配。
3. 調(diào)用錯(cuò)誤：無匹配函數(shù)吊奢、二義性調(diào)用盖彭。
4. 實(shí)參類型轉(zhuǎn)換等級：
   • 精確匹配，包括：
     • 實(shí)參與形參類型相同页滚。
     • 實(shí)參從數(shù)組召边、函數(shù)類型轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的指針類型。
     • 向?qū)崊⒃鰟h頂層const裹驰。
   • 通過const轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的匹配隧熙。
   • 通過類型提升實(shí)現(xiàn)的匹配。
   • 通過算數(shù)類型轉(zhuǎn)換或指針轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的匹配邦马。
   • 通過類類型轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的匹配贱鼻。

函數(shù)指針

1. 形式：returnType (*function)(parameter_list)
2. 使用函數(shù)指針：
   • 當(dāng)函數(shù)名作為一個(gè)值使用時(shí)，函數(shù)自動(dòng)轉(zhuǎn)化為指針（即取地址符可選）滋将。
   • 可以直接通過指針調(diào)用函數(shù)邻悬，無需解引用指針。
   • 指向不同類型的函數(shù)的指針之間無轉(zhuǎn)換規(guī)則随闽。
   • 函數(shù)指針可賦值0或nullptr父丰。
3. 重載函數(shù)指針：指針類型必須與重載函數(shù)中的某一個(gè)精確匹配。
4. 函數(shù)指針形參：可以使用類型別名或decltype簡化代碼。

void useBigger(const string &s1, const string &s2, bool pf(const string &, const string &));
//等價(jià)聲明
void useBigger(const string &s1, const string &s2, bool (*pf)(const string &, const string &));  
//Func蛾扇、Func2是函數(shù)類型
typedef bool Func(const string &, const string &);
typedef decltype(lengthCompare) Func2;
//FuncP攘烛、FuncP2是指向函數(shù)的指針
typedef bool (*FuncP)(const string &, const string &);
typedef decltype(lengthCompare) *FuncP2;
//useBigger的等價(jià)聲明
void useBigger(const string &s1, const string &s2, Func);
void useBigger(const string &s1, const string &s2, Func2);
void useBigger(const string &s1, const string &s2, FuncP);
void useBigger(const string &s1, const string &s2, FuncP2);

5. 返回指向函數(shù)的指針：
   • 直接定義。
   • 使用類型別名镀首。
   • 尾置返回坟漱。

//直接定義
int (*f(int))(int *, int);
//類型別名
using F = int(int *, int);
using PF = int(*)(int *, int);
PF f(int);
F *f(int);
//尾置返回
auto f(int) -> int (*)(int *, int);

6. 使用auto和decltype可簡化代碼書寫。