C++入门篇--函数

2023-11-16

C++的函数和C语言的函数是差不多的，都是把要重复使用的代码封装起来，以便我们后续使用。而C++的函数在c语言上右增加了几个特性，那就是缺省参数和函数重载，这一篇就分享一下C++函数的这些特性。

开篇

说到函数，自然得提一下C++的输入函数和输出函数。我们在C语言中使用的是printf函数和scanf函数，在使用这两个函数时需要引入#include <stdio.h>头文件。而在C++中除了可以使用这两个输入输出函数之外还可以使用cin函数和cout函数，使用这两个函数需要引入#include<iostream>文件。使用语法如下

#include<iostream>
using namesapce std; // 输入输出流的函数定义在命名空间std中
int main(){
    cout<< "hello yubaobei" << endl; // endl的作用是换行
    cout<< "hello yubaobei\n"; //这样写也可以换行
    return 0;
}

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注意

使用cout标准输出（控制台）和cin标准输入（键盘）时，必须包含头文件以及std标准命名空间。

使用标准输入输出流的好处是cout函数和cin函数可以自动识别数据类型，这个功能很好用。

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
    int a = 10;
    double b = 20;
    char c = 0;
    
    cin>>a; // 输入函数cin
    cout<<b<<" "<<a<<endl;
    return 0;
}

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如果想要按自己的想的格式化输出，还是用printf函数，因为cout函数要实现格式化输出很麻烦。

缺省参数

缺省参数是声明或定义函数时为函数的参数指定一个默认值，在调用该函数时，如果没有指定参数则采用该默认值，否则使用指定的实参。

void TestFunc(int a = 10){
    cout<<a<<endl;
}

int main(){
    TestFunc(); // 没传参时就使用参数的默认值
    TestFunc(100); // 传了参数，就使用传的值
    return 0;
}

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全缺省参数

全缺省参数，故名思意，就是函数的每一个参数都有一个默认值。在调用函数的时候，可以只传一个参数，可以只传两个参数，可以不穿参数，也可以三个都传。

void TestFunc2(int a = 10, int b = 20, int c = 30){
    cout<<"a= "<<a<<endl;
    cout<<"b= "<<b<<endl;
    cout<<"c= "<<c<<endl;
}

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半缺省参数

半缺省参数必须从右往左依次给出，下面这种半缺省参数函数的传参，至少传一个参数。

void TestFunc3(int a, int b = 0, int c = 1){
    cout<<"a= "<<a<<endl;
    cout<<"b= "<<b<<endl;
    cout<<"c= "<<c<<endl;
}

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注意：

不管是半缺省参数函数还是全缺省参数函数，缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现。
推荐将缺省参数写在声明，不写在定义。

函数重载

函数重载是函数的一种特殊情况，C++允许在同一作用域中申明几个功能类似的同名函数，这些同名函数的形参列表(参数个数或参数类型或顺序)必须不同，常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题。

int Add(int a, int b){
    return a+b;
}
// 参数个数不同
int Add(int a, int b, int c){
    return a+b+c;
}
// 参数类型不同
double Add(double a, int b){
    return a+b;
}
// 参数顺序不同
double Add(int b, double a){
    return a + b;
}

注意：返回值类型不同不属于函数重载

函数重载的原理

为什么C++支持函数重载，而C语言不支持呢？这是跟两种语言的编译有关的，C++在编译函数的时候会对函数进行名字修饰

在C/C++中，一个程序要运行起来，需要经历以下几个阶段：预处理、编译、汇编、链接

预处理阶段：头文件展开、宏替换、条件编译、去掉注释

编译阶段：检查语法，生成汇编代码。

汇编阶段：汇编代码转换为二进制机器码

链接：如果程序是写在几个文件中，那么在连接阶段就会把程序链接起来。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int test1(int a, int b) {
    int tmp = a + b;
    return tmp;
}

int main() {
    int ret = test1(1,2);
    printf("%d", ret);

    return 0;
}

以上面这个函数为例，程序从main函数开始执行，当执行到 ret = test1(1,2);这一步时，就调用了test1函数，它是怎么去调用的呢，我们看看汇编代码

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当汇编代码执行到_test1(089100Ah)的时候，call这个指令的是先将call指令的下一条指令的IP入栈，然后跳到以内存单元地址为IP的代码处，这句的意思就是跳转到地址为089100Ah的位置，那么089100Ah处是执行指令呢？

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在089100Ah这个位置执行的是跳转指令，跳转到函数所在的位置，就开始执行函数。

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也就是说，在编译过程中，编译器，会去找函数的地址，生成一个地址表，这个地址表里包含了函数名和函数的地址。当我们去用这个函数的时候，就会根据地址表找到相应的函数。

而C++之所以能够实现函数重载，是因为它对函数地址表的函数名有名字修饰。通过上图我们可以看见C语言的函数地址，是_test1，也就是说，我们怎么命名的函数，在地址表中它就是怎么命名的。而C++的不一样。

下面我们在C++程序中定义两个函数Add，他们的函数名是一样的，参数不一样，所以是函数重载

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C++的地址表中，我们的Add函数的名字并不像C语言中的一样，在linux中C++的名字修饰是，_z + 函数名的长度 + 函数名 + 两个参数的类型，而c语言就是将函数名作为地址表的名字，所以，C语言在链接的过程中，如果有两个函数名一样的函数，就不到要去找那个地址，就会有问题，而C++因为名字经过修饰，即使两个函数的函数名一样，可参数不一样，在地址表中就不会出现两个名字一样的函数地址不一样这种情况。所以C++支持重载，这也是为什么函数重载的要求是参数不一样的原因。

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