C++学习——第9章函数

清疚 2022-04-13 10:12 255阅读 0赞

**1 函数的重载**

利用函数的重载，可以在一个程序中使用同名的若干个函数。主要的限制是给定名称的每个函数必须有不同的参数列表。

如果满足下列条件**之一**，两个同名函数就是不同的：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p><a rel="nofollow"></a><a rel="nofollow">·&nbsp; 每个函数的参数个数不同</a></p> <p>·&nbsp; 参数的个数相同，但至少有一对对应参数的类型不同</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

1.1   函数的签名

函数的名称及其参数类型组合在一起，就定义了一个惟一的特性，称之为**函数签名**。

函数签名可以区分不同的函数，所以程序中的每个函数都必须有惟一的函数签名。只要在程序中调用函数，就必满足这个条件。

注释：

返回类型不是函数签名的一部分。实际上，这是符合逻辑的，在调用函数时，不需要存储返回的值，因此函数的返回类型就不必由调用语句确定。

**代码：重载一个函数**

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    
    double larger(double a, double b);
    longlarger(long a, long b);
    int main()
    {
    	double a_double = 1.5, b_double = 2.5;
    	float a_float = 3.5f, b_float = 4.5f;
    	long a_long = 15L, b_long = 25L;
    	cout << endl;
    	cout <<"The larger of double values "
    		<<a_double<<" and "<<b_float<<" is "
    		<<larger(a_double, b_double)<<endl;
    	cout<<"The larger of float values"
    		<<a_float<<" and "<<b_float<<" is "
    		<<larger(a_float, b_float)<<endl;
    	cout<<"The larger of long values"
    		<<a_long<<" and "<<b_long<<" is "
    		<<larger(a_long, b_long)<<endl;
    	return 0;
    }
    
    
    double larger(double a, double b)
    {
    	cout << "double larger() called" <<endl;
    	return a>b ? a : b;
    }
    
    long larger(long a, long b)
    {
    	cout << "long larger() called"<<endl;
    	return a>b ? a : b;
    }

其中，代码

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p>cout&lt;&lt;"The larger of float values"</p> <p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &lt;&lt;a_float&lt;&lt;" and "&lt;&lt;b_float&lt;&lt;" is "</p> <p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &lt;&lt;larger(a_float, b_float)&lt;&lt;endl;</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

调用了参数类型为float的函数larger()。我们没有定义这样的函数，但是，编译器可以把float转换为double，且没有数据丢失；于是，这是一个可接受的**自动转换**，编译器可以使用接受double参数的larger()版本。

1.1   重载和指针参数

由于指向不同类型的指针是不同的，因此下面的原型声明了两个不同的重载函数：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p>int larger(int* pValue1, int* pValue2);</p> <p>int larger(float* pValue1, float* pValue2);</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

可以使用指向给定类型的指针作为参数。

注意：它的解释方式与该类型的数组相同。比如，int\*类型的参数处理起来与int\[\]的参数类型相同。

下面的原型声明了**相同**的函数，而不是两个不同的函数：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p>int largest(int values[], int count);</p> <p>int largest(int* values, int count);</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

指定这两种参数类型中的任何一种，所传送的参数都是地址，可以使用数组表示法或指针表示法来实现该函数。

1.2   重载和引用参数

不能把参数是给定类型data\_type的函数，重载为参数类型是“引用data\_type”的函数。否则，编译器就不能确定要调用哪个函数。

下面声明两个函数原型：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p>int do_it(int number);</p> <p>int&amp; do_it(int&amp; number);</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

假定value的类型是int，则下面的语句：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p>do_it(value);</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

就可以调用这两个函数中的任何一个。无法区分应调用哪个函数，因此不能根据一个版本的参数是给定类型，另一个版本的参数是该类型的引用，来**区分**重载函数。

**代码：重载带有引用参数的函数**

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    double larger(double a, double b);
    long& larger(long&a, long& b);
    
    int main()
    {
    	double a_double = 1.5, b_double = 2.5;
    	cout<<endl;
    	cout<<"The larger of double values "
    		<<a_double<<" and "<<b_double<<" is "
    		<<larger(a_double, b_double)<<endl;
    
    	int a_int = 35, b_int = 25;
    	cout<<"The larger of int values "
    		<<a_int<<" and "<<b_int<<" is "
    		<<larger(static_cast<long>( a_int), static_cast<long>(b_int))
    		<<endl;
    	return 0;
    }
    
    double larger(double a, double b)
    {
    	cout<<"double larger() called."<<endl;
    	return a>b ? a : b;
    }
    
    long& larger(long& a, long& b)
    {
    	cout <<"long ref larger() called."<<endl;
    	return a>b ? a : b;
    }

第二个输出结果并不是我们期望的结果，我们希望第二个输出语句调用带有long&参数的larger()版本：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p>cout&lt;&lt;"The larger of int values "</p> <p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &lt;&lt;a_int&lt;&lt;" and "&lt;&lt;b_int&lt;&lt;" is "</p> <p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &lt;&lt;larger(static_cast&lt;long&gt;( a_int), static_cast&lt;long&gt;(b_int))</p> <p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &lt;&lt;endl;</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

而本例中的语句调用带有double参数的函数，为什么？我们已经把两个参数都强制转换为long了！

实际上，这既是问题所在，参数不是a\_int和b\_int，而是包含相同值的临时位置，这两个值转换为long类型。在幕后，编译器没有准备使用临时地址来初始化引用，这太冒险了。larger()中的代码可以自由控制它对引用参数进行的操作，在理论上，两个引用参数都可以修改和返回。因为以这种方式使用临时位置不是很明智，所以编译器不使用。

处理方法有两种：1.把a\_int和b\_int声明为long类型。编译器就会调用参数类型为”引用long”的larger()版本。

2．如果环境不允许第一条这么做，还可以把引用参数声明为const:

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p>long larger(const long&amp; a, const long&amp; b);</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

一定要在函数原型和函数定义中同时进行修改，同志编译器函数不能修改参数，于是编译器就允许调用这个版本，而不是参数为double的版本。

1.1   重载和const参数

const仅能用于在定义函数签名时，区分是为引用定义参数，还是为指针定义参数。对于基本类型（如int），从重载的观点来看，const int 与 int是相同的。因此，下面的原型具有相同的函数签名，并声明同一个函数：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p>long&amp; larger(long a, long b);</p> <p>long&amp; larger(const long a, const long b);</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

编译器会忽略第二个声明中的参数的const，这是因为参数是按值传送的，也就是说，会把每个参数的副本传送给函数，函数不会修改参数的初始值。

注意：对于任何基本类型T，参数类型是const T的函数都会解释为参数类型为T的重载函数，const会被忽略。

1.2   重载和默认参数值

对于重载函数，指定默认参数值有时会影响编译器区分函数调用的能力，产生不确定的结果。

**2. 函数模板**

在上面描述的一些情形中，我们编写了包括相同代码的重载函数。似乎没有必要重复编写相同的代码，最好代码只编写一次，即采用函数模板的方式。

函数模板是函数的蓝图或厨房，编译器使用它生成函数系列的新成员。

函数模板的开头是关键字template，表示这是一个模板。其后是一对尖括号，它包含了参数列表。

例如：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p>template&lt;class T&gt;T larger(T a, T b)</p> <p>{ </p> <p>return a&gt;b ? a : b;</p> <p>}</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

单词class是一个关键字，它表示T是一个类型，但是不表示T必须是类类型。T可以使基本类型，如Int或long，也可以是用户定义的类型（也就是类）。

注释：在模板定义中，尖括号中可能会包含关键字typename，这是关键字class的另一个常见名称，与class有相同的作用。

在代码中编写模板就像编写征程的函数定义一样：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p>template&lt;class T&gt;T larger(T a, T b);</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

在使用从模板中生成的函数之前，必须确保把声明（即原型）或模板的定义放在源文件中。

**代码：使用函数模板**

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    template<class T>T larger(T a, T b);
    
    int main()
    {
    	double a_double = 1.5, b_double = 2.5;
    	cout<<endl;
    	cout<<"The larger of double values "
    		<<a_double<<" and "<<b_double<<" is "
    		<<larger(a_double, b_double)<<endl;
    
    	int a_int = 35, b_int = 25;
    	cout<<"The larger of int values "
    		<<a_int<<" and "<<b_int<<" is "
    		<<larger(static_cast<long>( a_int), static_cast<long>(b_int))
    		<<endl;
    	return 0;
    }
    
    template<class T>T larger(T a, T b)
    {
    	return a>b ? a : b;
    }

**3. 指针**

指针存储了一个地址值。指针也可以指向函数的地址。在程序执行过程中，这种指针可以在不同的时候指向不同的函数。在程序中，总是可以使用指针来调用函数，被调用的函数地址是最近赋予指针的。

提示：函数指针在C++中没有C中那样普遍。这是因为C++提供了其他能完成类似任务的功能（类、函数重载等）。但是，函数指针在C++语言中仍有重要的地位。

3.1 声明函数指针

下面声明一个指针pfun，用于指向一个函数，该函数带有两个参数，其类型分别是long\*和int，其返回值的类型是long。该声明如下所示：

所有实体都加上了括号。

提示：指针名pfun的括号和星号是必须有的，没有它们，这个语句声明的就是函数，而不是指针，因为\*会加在long上，而不是pfun上。

声明函数指针的一般形式：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p>返回类型（*指针名）（参数类型列表）；</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**代码：函数指针**

#include<iostream>
    using namespace std;
    
    long sum(long a, long b);
    long product(long a, long b);
    
    int main()
    {
    	long (*pDo_it)(long, long) = 0;
    	pDo_it = product;
    	cout << endl
    		 << "3*5 = "
    		 << pDo_it(3, 5);
    
    	pDo_it = sum;
    	cout << endl
    		 << "3*(4+5)+6= "
    		 << pDo_it(product(3, pDo_it(4, 5)), 6);
    
    	cout << endl;
    	return 0;
    }
    
    long product(long a, long b)
    {
    	return a*b;
    }
    
    long sum(long a, long b)
    {
    	return a+b;
    }

3.2 把函数作为参数传送

**代码：传送函数指针**

#include<iostream>
    using namespace std;
    
    double squared(double);
    double cubed(double);
    double sum_array(double array[], int len, double (*pfun)(double));
    
    int main()
    {
    	double array[]={1.5, 2.5, 3.5, 4.5, 5.5, 6.5, 7.5};
    	int len = sizeof array/sizeof array[0];
    
    	cout << endl
    		 << "Sum of squares = "
    		 << sum_array(array, len, cubed)
    		 << endl;
    
    	cout << "Sum of cubes ="
    		 << sum_array(array, len, cubed)
    		 << endl;
    	return 0;
    }
    
    double squared(double x)
    {
    	return x*x;
    }
    
    double cubed(double x)
    {
    	return x*x*x;
    }
    
    double sum_array(double array[], int len, double(*pfun)(double))
    {
    	double total = 0.0;
    	for(int i=0; i<len; i++)
    		total += pfun(array[i]);
    	return total;
    }

3.3 函数指针的函数

声明指针数组的例子：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p>double sum(double, double);</p> <p>double product(double, double);</p> <p>double difference(double, double);</p> <p>double (*pfun[3]) (double, double) = { sum, product, difference};</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**4. 递归**

**代码：递归函数**

#include<iostream>
    #include<iomanip>
    using namespace std;
    
    double power(double x, int n);
    
    int main()
    {
    	cout << endl;
    
    	for(int i = -3; i <= 3; i++)
    		cout << setw(10) << power(8.0, i);
    
    	cout << endl;
    	return 0;
    }
    
    double power(double x, int n)
    {
    	if(0 == n)
    		return 1.0;
    	if(0 < n)
    		return x*power(x, n-1);
    	return 1.0/power(x, -n);
    }