01函数基础

函数:可以多次调用的一段代码;

函数头: 函数名称形式参数返回类型

函数体:包含具体逻辑的语句块

函数声明:声明只包含函数头,不包含函数体,通常放在头文件中,函数声明可以多次定义

函数定义:函数定义通常只能定义一次 -----一次定义原则可以多次声明

函数定义对应一段汇编代码若多次定义编译器不知如何选

int add(int x,int y);   声明此处有;int main()
{add(2,3);       编译器顺序执行  所以需要声明}int add(int x,int y)
{return x+y;}

函数调用:

需要提供函数名与实际参数

实际参数拷贝初始化形式参数

返回值会拷贝给函数调用者

栈帧结构 ( stack frame )

栈帧结构（程序调用栈结构）详解_途～乐的博客-CSDN博客_栈帧结构栈帧结构（程序调用栈结构）详解知识点扫描ESP：栈指针寄存器(extended stack pointer)，放着一个指针，该指针永远指向系统栈最上面一个栈帧（栈帧不理解没关系）的栈顶。EBP：基址指针寄存器(extended base pointer)，放着一个指针，该指针永远指向系统栈最上面一个栈帧的底部。EIP：指令寄存器(extended instruction pointer)，存储CPU下一个要执行的指令的地址。简介栈帧结构就是在程序运行中发生函数调用时，会产生一个调用栈，调用栈https://blog.csdn.net/weixin_41355162/article/details/109478638

函数的外部链接:

nm 可执行程序 ----------查看程序的外部链接

nm 可执行程序 | c++filt -t ------可视化信息

#include<iostream>
using namespace std;将add函数编译为C语言形式的链接   用nm a.out   查看                      extern "C"                 nm a.out | c++filt -t  过滤为C++方式的信息
int Add(int x,int y)
{return x+y;
}                         C++有函数重载 编译为链接时函数名会被处理,对C语言兼容不友好extern "C"将函数编译为支持C语言的链接
int Sub(int x,int y)
{return x-y;
}int main()
{int Z=Add(2,3);int Q=Sub(2,3);cout<<Z<<endl;cout<<Q<<endl;}

02函数详解

参数

函数的参数可以包含零或者多个形参.

包含0个形参可以用void标记或者空 void fun()/void fun(void)

对于非模板函数,每个形参可以没有名称,但是必须有确定的类型, void fun(int,int){..... }

形参名称的变换不会引入函数不同的版本类型的变化会引入函数重载

实参到形参的拷贝求值顺序不一定 c++17强制省略复制临时对象

void fun(int x,int y){}int main()
{fun(1,2)   1 2拷贝初始化x  y由编译器决定  使性能最好
}

函数传值传址传引用

传值
void fun(int par)     int par=arg
{++par;
}int main()
{int arg=3;fun(arg);           arg不会改变cout<<arg<<endl;
}传址
void fun(int* par)     int *par=&arg
{++par;
}int main()
{int arg=3;fun(&arg);           arg改变cout<<arg<<endl;
}传引用
void fun(int& par)     int &par=arg
{++par;
}int main()
{int arg=3;fun(arg);           arg改变cout<<arg<<endl;
}

函数传参数过程中会引入类型的退化

void fun(int* par){....}int a[3];
fun(a)   a退化为指针void fun(int (&par)[3]){....}int a[3];
fun(a)     加入引用  防止a退化为指针

变长参数:

initializer_list

可变长度模板参数

使用省略号表示形式参数

void fun(std::initializer_list<int>par){........}fun({1,2,3,4,5});
fun({1,2,3,"abc",4});  error  类型错误initializer_list  本质是一个指针 指向开头元素和结尾后一个元素

缺省实参的定义:

1.如果函数具有缺省实参,那么右侧的形参都必须具有缺省实参原因见3

void fun(int x,int y=1,int z=9){}

void fun(int x,int y=1,int z){} error

2.在一个翻译单元中,每个形参的缺省实参只能定义一次

(声明和定义只能定义一次一般定义在声明中)

void fun(int x,int y=2,int z=9); void fun(int x,int y,int z){.........}

void fun(int x,int y=2,int z=9); void fun(int x,int y=2,int z=9){.........} error

因为函数满足一次定义原则可以多次声明所以

void fun(int x,int y,int z=9); void fun(int x,int y=2,int z); void fun(int x,int y,int z){........} 3.具有缺省实参调用时,传入实参会从左到右的顺序匹配形参

(所以1必须满足)

void fun(int x,int y=1,int z=9){} fun(1,2,3);从左到右一次匹配

4.缺省实参为对象时,实参的缺省值会岁对象的变化而变化

int x=3;   void fun(int y=x){cout<<y<<'\n';} int x=4;fun(); ----3

int x=3;   void fun(int y=x){cout<<y<<'\n';}   x=4;fun(); ----4

int x=3;   void fun(int y=x){cout<<y<<'\n';} fun(); ----3

main.cpp#include<iostream>
using namespace std;
#include"header.h"void source();
void fun(int x,int y,int z)  //实参缺省值  写在声明中  函数根据声明中的值  执行函数体的内容
{cout<<x+y+z<<endl;
}
int main()
{fun(1);     -----3source();   -----6
}source.cppvoid fun(int x,int y=2,int z=2);
void source()
{fun(2);
}header.h
void fun(int x,int y=1,int z=1);

int argc char**argv/ char *argv[ ]

argc 非负数表示从程序运行环境传递给程序的实参个数

argv 数组指针指向一个包含argc+1个元素的数组的首地址数组末尾元素是空地址

主函数 - cppreference.comhttps://zh.cppreference.com/w/cpp/language/main_function./demo 1 2 3 nullptr

argv[0] argv[1] argv[2] argv[3] argv[4]

#include<iostream>
using namespace std;int main(int argc,char* argv[])
{cout<<"argc="<<argc<<endl;//argc 执行程序时表示输入的个数for(int i=0;i<argc;++i){cout<<*(argv+i)<<'\t';  cout<<argv[i]<<endl;  //argv[i]指针索引  argv是一个指针 指向了一个 argc+1 大小的数组}
}

函数体

函数体形成域:

形成语句块

函数体执行完成时的返回:

1. 隐式返回

void fun() { } fun();

2.显示返回 return

return ;

return 表达式;

return 初始化列表

void fun()
{cout<<"Hello"<<endl;return ;     显示返回空语句cout<<"world<<endl;   不再执行
}int fun()
{cout<<"Hello"<<endl;return 1;     返回表达式
}std::vector<int>fun()
{return {1,2,3,4,5};  返回列表}

小心返回时自动对象的引用或指针

int &fun()
{int x=9;return x;
}
int &ref=fun();  error  返回值x只生存在fun中   ref绑定了一个即将销毁的对象int *fun()
{int x=9;return &x;
}
int *ptr=fun();  error  返回值x只生存在fun中   ptr指向了一个即将销毁的对象将int x=9;变为   static  int x=9   则不再报错   x是一个局部静态变量 在程序执行完才销毁

返回类型

返回类型表示函数计算结果的类型可以为void

返回类型的书写方法:

1.位于函数头的前部----经典写法

2.C++11引入:位于函数头的后部

3.C++14引入:返回类型的自动推导可以使用constexpr if 构造具有不同返回类型的函数

auto fun(int a,int b)->int   位于函数头后部
{return a+b;
}auto fun(int a,int b)   自动推导类型
{return a+b;
}decltype(auto) fun(bool input)
{int x=3;return x;  ----int类型return (x);  ---(x)为表达式  左值   为int&类型constexpr bool value=false;  constexpr定义一个编译期的常量
auto fun()
{if constexpr (value)   编译器决定返回不同的类型{return 1;}else{    return 3.14;}

返回类型与结构化绑定 ---语法糖 c++17

struct Str
{int x;int y;
}Str fun()
{return Str();
}int mian()
{Str s;s=fun();s.xs.y   ---通常auto &[v1,v2]=fun();v1;v2;
}

[[nodiscard]]属性 c++17

[[nodiscard]] int fun(int a,int b)
{return a+b;
}int main()
{int x=fun(2,3);   有了[[nodiscard]]说明函数返回很重要 必须接受  否则报错cout<<x<<endl;
}

03函数重载与重载解析

函数重载:使用相同的函数名定义多个函数,每个函数具有不同的参数列表

-不能基于不同的返回类型进行重载 ----因为返回值可以不接受故编译器不知道调用那函数

int fun(int x){..} double fun(int x){....} error

int fun()
{return x+1;
}
double fun(double x)
{return x+1;
}fun(1)
fun(2.1)

编译器如何选择正确的版本完成函数调用?

名称查找-----xxx------重载解析---------xxx----------xxx------------xxxx-------------xxx

本例重点介绍名称查找和重载解析

名称查找:

1.限定查找

-通常指定域全局域还是命名空间域 ::fun(); MyNS::fun();

2.非限定查找

-会进行域的逐级查找 ----名称隐藏

3.查找通常只会在已经申明的名称集合中进行从上到下按顺序执行查找

void fun(int x) {.....}
void g()
{ fun(3);
}
void fun (double x)
{....}int main()
{g(); 执行第一个fun  因为调用个g() fun(3)  第二个fun没有生成  除非在g()前声明
}

重载解析:在名称查找后进一步选择合适的调用函数

---过滤不能被调用的版本

参数个数不对, 无法将实参转化为实参, 实参不满足形参的限制条件

---在剩余版本中查找与调用表达式最匹配的版本匹配级别越低越好(有例外情况)

● 级别 1 :完美匹配或平凡转换(比如加一个 const )
● 级别 2 : promotion 或 promotion 加平凡转换
● 级别 3 :标准转换或标准转换加平凡转换
● 级别 4* :自定义转换或自定义转换加平凡转换或自定义转换加标准转换
● 级别 5* :形参为省略号的版本
● 函数包含多个形参时,所选函数的所有形参的匹配级别都要优于或等于其它

void fun(int x){..........}
void fun(double x){........}fun(3);   调用第一个void fun(int &x){........}
void fun(const int &x){.........}
int x;
fun(x);  调用第一个fun()  x为左值可修改
fun(3);    调用第二个fun() 因为第一个fun 被过滤  int &x不能绑定常量void fun(int x,int y){....}
void fun(int x,double y){..........}
fun(1,1.0)        调用第二个fun                      int x          int y级别:      1 完美匹配      3 标准转换1 完美匹配       1 完美匹配

04函数其他

递归函数

递归函数:在函数中调用自己 ----典型案例二分查找(有序表)

int binary_search(int *arr,int p,int q,int ele) {int mid = 0;//如果[p,q] 不存在，返回 -1if (p > q) {return -1;}// 找到中间元素所在的位置mid = p + (q - p) / 2;//递归的出口if (ele == arr[mid]) {return mid;}//比较 ele 和 arr[mid] 的值，缩小 ele 可能存在的区域if (ele < arr[mid]) {//新的搜索区域为 [p,mid-1]return binary_search(arr, p, mid - 1, ele);}else {//新的搜索区域为 [mid+1,q]return binary_search(arr, mid + 1, q, ele);}
}

二分查找算法（折半查找算法）二分查找算法又称折半查找算法，是在分治算法基础上实现的查找算法。本文将详细讲解二分查找算法的实现思路，还会给出二分查找算法对应的C/C++、Java、Python实现代码。http://c.biancheng.net/algorithm/binary-search.html

内联函数

避免函数调用的栈帧结构,本质是一种优化方法.用inline放在函数开头,且函数必须有定义,函数从程序一次定义变为翻译单元一次定义

#include<iostream>
void fun()
{cout<<"Hello"<<endl;
}
int main()
{fun(); 调用fun()本质  是将fun()非简单替换为cout<<"Hello"<<endl;
}

main.cpp
#include<iostream>
#include"header.h"
int main()
{fun();   两次调用fun  出现重复定义 加入inline  将fun变为翻译单元一次定义即可解决报错
}header.h
#include<iostream>
inline void fun()  加入inline定义一个内联函数  一定要定义 不能只声明
{cout<<"Hello<<endl;
}source.cpp
#include<iostream>
void fun2()
{fun();
}

constexpr C++11 14做了修改

C++11 constexpr：验证是否为常量表达式（长篇神文）constexpr 是 C++ 11 标准新引入的关键字，不过在讲解其具体用法和功能之前，读者需要先搞清楚 C++ 常量表达式的含义。所谓常量表达式，指的就是由多个（1）常量组成的表达式。换句话http://c.biancheng.net/view/7781.html

constexpr int x=0; 定义一个编译器的常量

constexpr int x=3;
constexpr int fun(int x)    修饰函数--常量表达式函数  函数既能在编译器也能在运行期执行
{return x+1;
}
int main()
{constexpr int x=fun(3);returnx;
}

获得在编译阶段计算出结果的能力，并不代表 constexpr 修饰的表达式一定会在程序编译阶段被执行，具体的计算时机还是编译器说了算

consteval C++20consteval 说明符 (C++20 起) - cppreference.comhttps://zh.cppreference.com/w/cpp/language/consteval

consteval:只能在编译期执行

consteval int fun(int x)
{return x+1;
}
int main()
{constexpr int x=3;  若无constexpr则报错 因为consteval只能在编译器运行int y=fun(x);
}

函数指针

函数类型与函数指针

函数类型
int fun(int x)
{return x+1;
}
using k=int(int);
k fun; 相当于函数声明
int(int) fun ;  error函数指针
int inc(int x)
{return x+1;
}
using K=int(int);
int Twice(K*fun,int x)   高阶函数
{int temp=(*fun)(x);return temp*2;
}
int main()
{K*fun=&inc;cout<<(*fun)(100)<<endl;   101cout<<(inc(100))<<endl;  101cout<<Twice(&inc,100)<<endl;  202
}auto fun=inc;    函数数组不能复制  默认转化为指针 fun为函数指针类型  int(*)(int)
using K=int(int);
K* fun;   等价于int(*fun)(int)   函数指针void demo(K input) /(K*input)
{......}
demo(inc);  传入指针  接受也是指针
demo(&inc);

函数指针与重载

将函数指针作为函数参数

将函数指针作函数返回值

函数指针与重载
void fun(int)
{.......}
int main()
{auto x=fun();  x为函数指针类型void(*)(int)
}void fun(int){...}
void fun(int ,int){...}
int main()
{using K=void(int);K* x=fun();  显示写出x的类型
}做函数返回值
void inc(int x)
{return x+1;
}
void dec(int x)
{return x-1;
}
auto fun(bool input)
{if(input)return inc;  else return dec;    inc  dec  做返回值均转化为函数指针
}
int main()
{cout<<(*fun(true))(100)<<endl;   101
}

持续更新...............................

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