一、基礎

函數：封裝了一段代碼，可以在一次執行過程中被反復調用，包含函數頭和函數體；

函數頭：

• 函數名稱（標識符），用于后續的調用；
• 形式參數，代表函數的輸入參數；
• 返回類型，函數執行完成后返回結果的類型；
  

函數體：一個語句塊（block），包含具體的計算邏輯；

函數的聲明與定義：

• 函數聲明只包含函數頭，不包含函數體，通常在頭文件中；
• 函數聲明可以出現多次，定義通常出現一次（也有例外）；
  

函數調用：

• 需要提供函數名與實際參數；
• 實際參數拷貝初始化給形式參數；
• 返回值會拷貝給函數的調用者；
• 棧幀結構（可自行了解下）；
  

二、參數

對于非模板函數來說，其每個形參都有確定的類型，但形參可以沒有名稱；

實參到形參的拷貝順序是不確定的；

函數的形參的傳遞一般分為：傳值、傳址、傳引用；

變長參數的定義：

1、使用initializer_list傳遞

#include <initializer_list>
void fun(std::initializer_list<int> a){}

int main
{
 fun({1, 2, 3, 4})
}

注意：該方法只能傳遞類型相同的變長參數；

• 可變長度模板參數
• 使用省略號表示形式參數（一般不使用）

函數的缺省實參注意點：

1、如果某個形參具有缺省參數，那么它右側的形參都必須具有缺省實參；

void fun(int x=1, int y=2){} // 這里y必須給定缺省值

2、具有缺省實參的函數調用時，傳入實參按照從左到右的順序進行匹配；

3、在一個翻譯單元中，每個形參的缺省實參只能定義一次；

4、缺省實參為對象時，實參的缺省值會隨對象值的變化而變化；

main函數的版本:

• 無形參版本（一般使用）
• 帶形參版本

int main(int argc, char *argv[]) {}

argc是非負數，表述傳入參數個數，argv是一個指針指向傳輸參數的數組頭。

三、返回類型

返回類型的幾種書寫方式：

經典方法：位于函數頭的前部，也是最常規的寫法；

C++11引入的方式：位于函數頭的尾部；

auto fun(int x) -> int
{
 return x*2;
}

C++14引入的方式：返回類型的自動推導；

auto fun(int a)
{
 return a;  // 會根據return語句進行推導
}

四、函數重載與解析

函數重載：使用相同的函數名定義多個函數，每個函數具有不同的參數列表；

注意：不能基于不同的返回類型進行重載；

名稱查找：

• 分為限定查找和非限定查找：有無限定在某個作用域中；
• 非限定查找會進行域的逐級查找——名稱隱藏；
• 查找通常只會在已聲明的名稱集合中進行；
  

重載解析：在名稱查找的基礎上進一步選擇合適的調用函數；

• 過濾不能被調用的版本：參數個數不對、無法將實參轉為形參、實參不滿足形參的限制條件；
  

五、內聯函數

定義：將比較簡單的函數邏輯展開到調用函數的部分，避免棧幀銷毀，提升性能；

關鍵字：inline，如果一個函數在多個翻譯單元展開，加入這個關鍵字可以避免重復定義；

1.constexpr函數

定義：之前有介紹常量表達式時用到了該關鍵字，現在對于函數也可以用該關鍵字；

作用：使得函數在編譯器被執行，當然在有變量情況下也可在運行期執行；

constexpr int fun(int x){
    // int y; std::cin >> y;  會報錯，該語句需要用戶傳入參數，只能在運行期執行
 return x * 2;
}

int main
{
 constexpr int x = fun(2);  // 編譯器會翻譯成 move eax 4, 去掉constexpr也可以
 return x;
}

注意：constexpr函數中的語句必須是可以在編譯器執行的語句；

拓展：關鍵字consteval（C++20引入），函數只能在編譯器執行；

六、函數指針

作用：可以用于高階函數中，將函數指針作為參數；

代碼案例：

int add(x) { return x + 1};
using T = int(int);
int fun(K* F, int x)
{
 int tmp = (*F)(x);
 return tmp * 2;
}

int main
{
 std::cout << fun(&add, 50) << std::endl;
}

說明：這就是用函數指針定義的一個高階函數，在之后的很多高階函數、泛型算法中也是這樣的用法；

注意：當函數對象進行賦值或者返回值時，返回的是一個函數指針類型的對象；

七、思考

1、我們常常會見到如下代碼，是由什么作用？

extern "C" 
int fun(int x, int y)
{
    return x + y;
}

C語言對于函數是不能重載的，當用C調用C++程序時，往往找不到C++編譯后的函數名，可通過如上代碼定義一個函數為C類型函數；

2、可以用別名定義一個函數類型嗎？

using X = int[3];
X a;    // 這是定義了一個數組，同int a[3]

using X = int(int);
X fun;    // 這是定義了一個int返回類型的函數

函數也是有類型的，可以用別名定義，并且函數類型不包含形參名稱，并且只能聲明，不能定義；

總結：

本篇主要介紹了函數的基礎概念以及一些特殊的函數方法和類型。重點需要注意的就是函數重載以及函數指針，這個在后續的模板以及泛型編程都會用到；下一篇將討論C++中的內存，也是最重要的一個部分。