C++函数特性

1、函数参数默认值

void fun(int i,int j=2,int k=3);

void fun(int i,int j=2,int k);  ✘

有默认参数值的参数必须在参数表的最右端

fun(10);//实际传入10

fun (10,20);//实际传入10,20,不是10,2

fun(10,20,30);//实际传入10,20,30 

无实参则用默认值,否则实参覆盖默认值

2、函数重载

在相同作用域内

  •    用同一函数名定义多个函数
  •    数个数和参数类型不同

实现同一函数可以传入不同类型。

示例:

int getMax(int i,int j);

double getMax(double i,double j);

两个重载函数必须在下列一个或两个方面有所区别:

1、函数的参数个数不同。

2、函数的参数类型不同或者参数类型顺序不同,

C++的这种编程机制给编程者极大的方便,不需要为功能相似、参数不同的函数选用不同的函数名,也增强了程序的可读性。

C++运算符重载的相关规定如下:

(1)不能改变运算符的优先级;

(2)不能改变运算符的结合型;

(3)默认参数不能和重载的运算符一起使用;

(4)不能改变运算符的操作数的个数;

(5)不能创建新的运算符,只有已有运算符可以被重载;

(6)运算符作用于C++内部提供的数据类型时,原来含义保持不变。

3、内联函数

 编译时将函数体代码和实参代替函数调用语句

如:

在C++中我们通常定义以下函数来求两个整数的最大值:

代码如下:


int max(int a, int b)
{
 return a > b ? a : b;
}

为这么一个小的操作定义一个函数的好处有:

① 阅读和理解函数 max 的调用,要比读一条等价的条件表达式并解释它的含义要容易得多

② 如果需要做任何修改,修改函数要比找出并修改每一处等价表达式容易得多

③ 使用函数可以确保统一的行为,每个测试都保证以相同的方式实现

④ 函数可以重用,不必为其他应用程序重写代码

虽然有这么多好处,但是写成函数有一个潜在的缺点调用函数比求解等价表达式要慢得多。在大多数的机器上,调用函数都要做很多工作:调用前要先保存寄存器,并在返回时恢复,复制实参,程序还必须转向一个新位置执行

C++中支持内联函数,其目的是为了提高函数的执行效率,用关键字 inline 放在函数定义(注意是定义而非声明,下文继续讲到)的前面即可将函数指定为内联函数,内联函数通常就是将它在程序中的每个调用点上“内联地”展开,假设我们将 max 定义为内联函数:

代码如下:


inline int max(int a, int b)
{
 return a > b ? a : b;
}

则调用: cout<<max(a, b)<<endl;
在编译时展开为: cout<<(a > b ? a : b)<<endl;从而消除了把 max写成函数的额外执行开销。

将内联函数放入头文件

关键字 inline 必须与函数定义体放在一起才能使函数成为内联,仅将 inline 放在函数声明前面不起任何作用。

如下风格的函数 Foo 不能成为内联函数:

 代码如下:
inline void Foo(int x, int y);   // inline 仅与函数声明放在一起   
void Foo(int x, int y)
{
 ...

而如下风格的函数 Foo 则成为内联函数:

代码如下:
void Foo(int x, int y);   
inline void Foo(int x, int y)   // inline 与函数定义体放在一起
{
 ...

所以说,C++ inline函数是一种“用于实现的关键字”,而不是一种“用于声明的关键字”。一般地,用户可以阅读函数的声明,但是看不到函数的定义。尽管在大多数教科书中内联函数的声明、定义体前面都加了 inline 关键字,但我认为 inline 不应该出现在函数的声明中。这个细节虽然不会影响函数的功能,但是体现了高质量C++/C 程序设计风格的一个基本原则:声明与定义不可混为一谈,用户没有必要、也不应该知道函数是否需要内联。

定义在类声明之中的成员函数将自动地成为内联函数,例如:

 代码如下:
class A
{  
public:
 void Foo(int x, int y) { ... }   // 自动地成为内联函数  

但是编译器是否将它真正内联则要看 Foo函数如何定义

内联函数应该在头文件中定义,这一点不同于其他函数。编译器在调用点内联展开函数的代码时,必须能够找到 inline 函数的定义才能将调用函数替换为函数代码,而对于在头文件中仅有函数声明是不够的。

当然内联函数定义也可以放在源文件中,但此时只有定义的那个源文件可以用它,而且必须为每个源文件拷贝一份定义(即每个源文件里的定义必须是完全相同的),当然即使是放在头文件中,也是对每个定义做一份拷贝,只不过是编译器替你完成这种拷贝罢了。但相比于放在源文件中,放在头文件中既能够确保调用函数是定义是相同的,又能够保证在调用点能够找到函数定义从而完成内联(替换)。

但是你会很奇怪,重复定义那么多次,不会产生链接错误?

我们来看一个例子:

A.h :

代码如下:


class A
{
public:
 A(int a, int b) : a(a),b(b){}
 int max();

private:
 int a;
 int b;
};

A.cpp : 

代码如下:


#include "A.h"

inline int A::max()
{
 return a > b ? a : b;
}

Main.cpp : 

 代码如下:
#include <iostream>
#include "A.h"
using namespace std;

inline int A::max()
{
 return a > b ? a : b;
}

int main()
{
 A a(3, 5);
 cout<<a.max()<<endl;
 return 0;
}

一切正常编译,输出结果:5


倘若你在Main.cpp中没有定义max内联函数,那么会出现链接错误:

error LNK2001: unresolved external symbol "public: int __thiscall A::max(void)" (?max@A@@QAEHXZ)main.obj
找不到函数的定义,所以内联函数可以在程序中定义不止一次,只要 inline 函数的定义在某个源文件中只出现一次,而且在所有源文件中,其定义必须是完全相同的就可以。

在头文件中加入或修改 inline 函数时,使用了该头文件的所有源文件都必须重新编译。

4.  慎用内联

内联虽有它的好处,但是也要慎用

而在Google C++编码规范中则规定得更加明确和详细。

内联函数:

Tip: 只有当函数只有 10 行甚至更少时才将其定义为内联函数.

定义: 当函数被声明为内联函数之后, 编译器会将其内联展开, 而不是按通常的函数调用机制进行调用.
优点: 当函数体比较小的时候, 内联该函数可以令目标代码更加高效. 对于存取函数以及其它函数体比较短, 性能关键的函数, 鼓励使用内联.
缺点: 滥用内联将导致程序变慢. 内联可能使目标代码量或增或减, 这取决于内联函数的大小. 内联非常短小的存取函数通常会减少代码大小, 但内联一个相当大的函数将戏剧性的增加代码大小. 现代处理器由于更好的利用了指令缓存, 小巧的代码往往执行更快。
结论: 一个较为合理的经验准则是, 不要内联超过 10 行的函数. 谨慎对待析构函数, 析构函数往往比其表面看起来要更长, 因为有隐含的成员和基类析构函数被调用!
另一个实用的经验准则: 内联那些包含循环或 switch 语句的函数常常是得不偿失 (除非在大多数情况下, 这些循环或 switch 语句从不被执行).
有些函数即使声明为内联的也不一定会被编译器内联, 这点很重要; 比如虚函数和递归函数就不会被正常内联. 通常, 递归函数不应该声明成内联函数.(递归调用堆栈的展开并不像循环那么简单, 比如递归层数在编译时可能是未知的, 大多数编译器都不支持内联递归函数). 虚函数内联的主要原因则是想把它的函数体放在类定义内, 为了图个方便, 抑或是当作文档描述其行为, 比如精短的存取函数.

-inl.h文件:
Tip: 复杂的内联函数的定义, 应放在后缀名为 -inl.h 的头文件中.
内联函数的定义必须放在头文件中, 编译器才能在调用点内联展开定义. 然而, 实现代码理论上应该放在 .cc 文件中, 我们不希望 .h 文件中有太多实现代码, 除非在可读性和性能上有明显优势.

如果内联函数的定义比较短小, 逻辑比较简单, 实现代码放在 .h 文件里没有任何问题. 比如, 存取函数的实现理所当然都应该放在类定义内. 出于编写者和调用者的方便, 较复杂的内联函数也可以放到 .h 文件中, 如果你觉得这样会使头文件显得笨重, 也可以把它萃取到单独的 -inl.h 中. 这样把实现和类定义分离开来, 当需要时包含对应的 -inl.h 即可。

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