C++学习日记 | Lecture 7 函数进阶

news2024/10/5 21:29:32

资料来源：南科大余仕琪 C/C++ Program Design

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7.1-default-arguments_哔哩哔哩_bilibili
7.2-function-overloading_哔哩哔哩_bilibili
7.3-function-templates_哔哩哔哩_bilibili
7.4-function-pointers-and-references_哔哩哔哩_bilibili

0 概述

本节课为函数的进阶课程，主要内容包括：默认参数、函数重载、函数模板、递归、指向函数的指针。

1 Default Arguments 默认参数

默认参数是C++中才有的概念。需要注意的是：

默认参数设置时只能放在后面不能放在前面

2 Function Overloading 函数重载

函数重载同样是C++里面有的特性。它可以实现存在多个一样的函数名称

C++内部对于函数的查找依赖于函数名称和函数参数列表，二者都相同才认定两个函数是一样的。
因此，相同的函数名称和函数参数列表不能有不同的输出类型，否正会造成混乱（它究竟要输出什么类型？）
函数在使用时要明确让编译器选择什么类型，否正会出现问题，比如声明 int sum(int x, int y)和 float sum(float x, float y)，使用却输入 sum(1, 2.2)，让编译器两个都可以使用而陷入选择

3 Function Templates 函数模板

为什么需要函数模板？因为在使用函数重载的过程中存在一部分相同的代码需要写，在管理上不方便。

通过使用函数模板、定义一个泛形T解决以上问题。

函数模板在定义后编译器编译时并不知道泛形具体是什么类型，并不会编译模板里面的内容。需要进行实例化之后才能让编译器进行编译
在实例化过程中，可以忽略<>
同时，存在隐式实例化，即程序会根据调用进行实例化。

对于想要实现一些特殊运算，比如泛形为结构体，要实现两个结构体之间的加法，这种操作需要进行特例化

specialization.cpp:

#include <iostream>
#include <typeinfo>
using namespace std;

template<typename T>
T sum(T x, T y)
{
    cout << "The input type is " << typeid(T).name() << endl;
    return x + y;
}

struct Point
{
    int x;
    int y;
};

// Specialization for Point + Point operation
template<>      //注意必须加<>，否则就会变成实例化而不是特例化
                //之前的实例化没有括号：
                // Explicitly instantiate
                // template double sum<double>(double, double);
Point sum<Point>(Point pt1, Point pt2)
{
    cout << "The input type is " << typeid(pt1).name() << endl;
    Point pt;
    pt.x = pt1.x + pt2.x;
    pt.y = pt1.y + pt2.y;
    return pt;
}


int main()
{
    //Explicit instantiated functions
    cout << "sum = " << sum(1, 2) << endl;
    cout << "sum = " << sum(1.1, 2.2) << endl;

    Point pt1 {1, 2};
    Point pt2 {2, 3};
    Point pt = sum(pt1, pt2);
    cout << "pt = (" << pt.x << ", " << pt.y << ")" << endl;
    return 0;
}

4 Function Pointers and References 函数指针和引用

函数指针是指向函数的指针，指向的具体内容是指令区的地址。

函数指针具有以下作用：

调用函数：函数指针允许您通过指针调用函数。与C语言类似，您可以定义一个函数指针并将其赋值为已声明函数的地址。然后，您可以使用函数指针来调用函数，而不必直接使用函数名。
作为函数的参数（更常见）：函数指针还可以作为函数的参数。通过规定好的指针类型，您可以在编程中使用变量来代替函数进行运算。这对于简化代码并在一定程度上节约内存非常有用。例如，当您需要返回数组中的元素时，可以返回数组的首元素地址给调用函数，从而让函数返回多个值。此外，您还可以使用指针函数来动态分配内存并返回该内存的地址，以便其他函数可以操作它。

同样的，函数也有引用。引用需要在定义时就明确对象。

5 Recursive Functions 递归函数

递归函数是指一个函数在其定义中又调用自身的过程。这种调用自身的行为称为递归。

递归函数通常由以下两个部分组成：

基本情况（Base Case）：这是递归的终止条件。如果没有基本情况，递归函数将无限地调用自己，导致栈溢出。基本情况是一个判断，当满足某个条件时，递归不再继续，而直接返回结果。
递归情况（Recursive Case）：在递归情况中，函数将问题分解成更小的子问题，并自我调用来解决这些子问题。每一层递归都依赖于其下一层的结果，直到达到基本情况，然后逐层返回计算结果。