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C++学习第五课--函数新特性、内联函数、const详解笔记

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C++学习第五课--函数新特性、内联函数、const详解笔记

一、函数前置与后置返回类型

函数在声明和定义时,可以不用写形参名字,直接写形参数据类型,但是为了代码的可读性和维护,建议在声明和定义函数时都要写形参名字。

int func(int a,int b);    等价      int func(int,int);    //函数声明
int func(int a,int b)
{
   return a+b;
}

函数这种写法叫做“前置返回类型”,也就是说函数的返回类型位于函数声明和函数定义语句的开头。

C++11引入一种新的函数语法,叫做后置返回类型也就是在函数声明或定义中把 返回类型写在参数列表后面。

auto func(int a,int b)->int;  //函数声明中的后置返回类型写法

auto func(int a,int b)->int   //函数定义中的后置返回类型写法
{
   return a+b;
}

二、内联函数

在.h头文件中,直接定义一个函数,不需要声明,然后在函数前面加inline关键字,这就是内联函数,如下:

inline int func(int a,int b)
{
   return a+b;
}

在程序执行过程中,调用函数时需要进行压栈和出栈处理函数调用和返回的问题,这一过程需要系统开辟内存空间,但是如果函数本身内容很少,调用函数又频繁调用系统开辟内存,耗费系统资源和性能问题。

函数前面加inline内联函数效果如下:

(1)影响编译器,在编译阶段完成对 inline 函数的处理,系统尝试将调用该函数的动作替将换为函数的本体(不再进行函数调用) .通过这种方式,来提升程序执行性能。

(2)inline 关键字只是程序员〈开发者 )对编译器的一个建议,编译器可以尝试去做也可以不去做,这取决于编译器的诊断功能,也就是说决定权在编译器,无法人为去控制.

(3)inline 函数尽量简单 ,代码尽量少,尤其是各种复杂的循环、分支、递归调用等,尽量少出现在内联函数中,否则,编译器可能会因为这些代码的原因拒绝让这个函数成为内联函数.

(4)用函数本体取代函数调用,显然可以增加效率,但同时带来的问题是函数代码膨胀了. 所以内联函数商数体要尽可能短小,这样引人 inline 才有意义。

三、函数用法总结

以下函数用法转载于:   https://www.cnblogs.com/zzdbullet/p/9559371.html

函数的局部变量返回值

一般的来说,函数是可以返回局部变量的,但是要注意几种情况。 局部变量的作用域只在函数内部,在函数返回后,局部变量的内存已经释放了。因此,如果函数返回的是局部变量的值,不涉及地址,程序不会出错。但是如果返回的是局部变量的地址(指针)的话,程序运行后会出错。因为函数只是把指针复制后返回了,但是指针指向的内容已经被释放了,这样指针指向的内容就是不可预料的内容,调用就会出错。准确的来说,函数不能通过返回指向栈内存的指针(注意这里指的是栈,返回指向堆内存的指针是可以的)。

返回局部变量的值可以有以下几种情况:

(1)返回局部自动变量

int function(void)
{
    int temp = 100;   // 返回局部自动变量的值
    return temp;
}

int main()
{
	int data = function();//data接收function返回的值
	cout << data << endl;
	return 0;
}

局部变量temp存储在栈中,函数返回时会自动复制一份temp的copy给调用者,没有问题。

(2)局部静态变量

int function()
{
    static int a = 100; // 返回局部静态变量的值
    return a;
}

int main()
{
	int data = function();//data接收function返回的值
	cout << data << endl;
	return 0;
}

局部变量a存储在静态(全局)存储区中,从初始化后一直有效直到程序结束,仅分配一次内存,并且函数返回后,变量不会销毁,没有问题。

(3)返回一个静态的局部变量的地址

int* function()
{
    static int temp = 100;
    return &temp;//局部变量temp存储在静态存储区,返回指向静态存储区变量的指针是可行的。
}

int main()
{
	int data = function();//data接收function返回的值
	cout << data << endl;
	return 0;
}

返回的静态的局部变量的地址是没有问题的,因为静态变量的生命周期是系统程序的结束。

但是如果返回的是局部变量的指针就出问题了,因为栈里的变量在超过其作用域后或者函数返回后就销毁了,不存在了,如下所示:

int* function()
{
    int temp = 100;   // 返回局部变量的地址
    return &temp;   //函数返回时将已销毁变量的地址返回给调用者,结果将是不可预知的。
}

int &function()
{
    int temp = 100;   // 返回局部变量的引用是不可行的,结果将不可预知;
    return temp;
}

因为引用返回的是局部变量temp本身而不是copy的一份,所以结果是不可预知的!

引用的地址概念:指针指向一块内存,它的内容是所指内存的地址;而引用则是某块内存的别名。

对(1)、(2)和(3)情况的小结:局部变量也分为自动变量(auto)和静态变量,由于(1)返回的是一个局部变量的值是可以的,是copy的一份,而不是原先栈上的一份,但是不应该返回其地址和引用。因为函数结束后,该局部变量栈上的变量被释放抛弃,这个指针指向一个不存在的空间对象,是没有意义的。但是由于静态变量存储在静态存储区,生命周期是整个程序运行的过程,所以可以返回局部变量的值、引用或指针。

如果函数的返回值非要是一个局部变量的地址,那么该局部变量一定要申明为static类型。

(4)返回一个指向常量的字符串指针

char* function()
{
    char *p = "Hello world!";//常量
    return p;   // 返回指向常量字符串的指针
}

对于字符串的特殊情况,由于字符串p存储在常量存储区(不是静态存储区),因此函数返回一个指向常量的字符串指针是可行的,但是返回一个局部字符串的指针是不可行的!

char* function()
{
    char str[] = "Hello world!";
    return str; // 返回局部字符串的指针
}

这种情况下,str被初始化为字符串局部变量,存放在局部变量的栈中,因此函数返回一个已销毁的局部变量是不可行的。解决办法就是将字符串str声明为static。

(5)返回一个堆地址空间

char* function()
{
    char buffer[20]="Hello world!";
    char *str = (char *)malloc(strlen(buffer)+1);
    memcpy(str, buffer);
    return str;
}

int main()
{
	char *recv = function();
	free(recv);//malloc和free成对使用
	return 0;
}

返回一个堆内存空间是可行的,因为堆内存的生命周期是程序员自己手动开辟的,但是一定要记得释放内存,不然造成内存的泄漏(memory leak)。使用非常灵活。

(6)返回一个局部的对象

Person function()
{
    Person p1;
    p1.name = "test";
    return p1;  // 返回的也是值拷贝,出现一个临时对象,会调用Person类的拷贝构造函数,没有问题。
}

vector function()
{
    vector v;
    v.push_back(0);
    return v;//返回的是v的值拷贝,临时对象,没有问题。
}

(7)返回一个静态数数组

int* function( void )  
{  
    static int array[10];  //静态数组;
    ........  
    return array;  
}  

char *returnStr()   
{   
    static char p[]="hello world!";   //静态字符串数组
    return p;   
}  

由于一般的自动数组是不能作为函数的返回值的,原因是因为编译器把数组名认为是局部变量(数组)的地址,返回一个数组一般是返回这个数组的首地址,用一个指针代替,而且这个指针是栈上的一个局部变量,当函数结束后就自动释放了,这样就相当于返回了一个无效的指针。所以要返回一个局部数组需要将该数组定义为static类型,因为静态存储期是程序从对象定义到程序结束。或者是全局的数组也行。

四、const char*、char const*、char*const三者的区别

const int abc = 12;   //不能改变abc的值

(1)const char *p;

char str[]=“jinxueHou”;

char *p;
p = str;
*p=’J’;
p++;//p可以指向遍历不同的位置,只要这些位置的内存归我们管即可

如果将p的定义修改为:

const char *p;

则表示p指向的内容不能通过p来修改 (p 所指向的目标,那个目标中的内容不能通过p来改变) 。因此 ,有人把p称为常量指针 (p 指向的内容不能通过p来修改) 。如下用p来修改p指向的内容是错的:

p[0]=’J’;   //这种写法是错误的

当然,通过str本身修改自身的内存的内容是没有问题的:

str[0]=’J’;  //正确

(2)char const *p;等价于:const  char *p;这里就不讲char const *p;的使用。

(3)char *const p;

看看如下例子,密切注意注释中的内容:

char str[]=”jinxueHou”;
char *const p= str; //定义的时候必须初始化
p++;//不可以这样用,p指向str首地址后,p指针不能再往后偏移,但是p可以改变它str的内容。
p[0] = 'H';
p[1] = 'o';
p[2] = 'u';
p[3] = 'j';
p[4] = 'i';
p[5] = 'n';
p[6] = 'x';
p[7] = 'u';
p[8] = 'e';
for (auto &i:str)
{
    cout << i << endl;
}

因此,有人把p称为指针常常量(p不可以再指向其他内容)。

(4)const char *const p = str;或char const *const p = str;

结合了(1)-(3) ,表示p的指向不能改变,p指向的内容不能通过p来改变。

(5)还有一些引用类型的const用法读者也应该熟悉起来 。

看看如下例子:

int i = 100;
const int &a = i;//表示a代表的内容不能修改,所以 a=200 非法

const int &b = 165;//正常,但是int&b=165就是错误的,右值必须是变量而不是常量
b = 200;//错误,这里b被看成常量,值不能修改。

五、函数形参中带const
struct student 
{ 
   int num; 
}; 

void fs(student &stu) 
{
   stu. num=1010;
}

student abc; 
abc.num=100; 
fs(abc); 
cout << abc.num<< endl; //1010 

上面这段代码,可以注意到,在fs()函数中可以修改stu里的num 成员,修改后 会被带回到主调函数中,也就是说,fs()函数中对形参修改实际就是对实参abc的修改,因为这里形参采用的是引用类型。如果不希望在函数fs中修改参数stu里的值,建议形参最好使用常量引用(这种习惯在写代码中经常被用到)。

void fs(const student &stu)
{
   stu.num = 1010;//这里这种用法错误,不能修改stu中的内容
}
void fs(const int i)//实参可以是正常的int,形参可以用const int接
{
   i = 100;  //不能修改i的值,表示不能给常量赋值
}

这种把形参写成const形式的习惯有许多好处:

(1)可以防止无意中修改了形参值,导致实参值被无意修改掉;

(2)实参类型可以更加灵活。

我们来看一下以下例子:

struct student 
{ 
   int num; 
}; 

void fs(student &stu) 
{
   
}

那如下在主函数 main 中的调用就是错误的:

int main()
{
   student abc;
   abc.num = 100;
   const student &def = abc;
   fs(def); //这样不正确,因为def类型是const&,fs的形参不带const
   return 0;
}

但是如下像下面这样修改fs函数的形参:

void fs(const student &stu) 
{
   
}

可以看到,const student&这种类型的形参可以接受的实参类型更多样性(程序代码更灵活),可以接收普通引用作为实参,也可以接收常量引用作为实参。那么,看如下代码:

fs(def);   //正确

fs(abc);  //形参加了const,不影响从实参中接收普通对象

再继续看代码:

void fun2(int &a)//定义函数func2
{

}

那么,如果这样调用func2函数,是不可以的:

func2(123);     //这种调用是错误的,必须传递一个变量,不能是一个常数

但是,如果像下面这样修改func2的定义:

void func2(const int &a)
{
   
}

这样再调用func2如下传参就没有问题:

func2(123);     //正常,可以用常量123作为实参传参

2022.06.25结。

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