函数

练习6.1

实参和形参的区别的什么？

解：

形参出现在函数定义的地方，形参列表可以包含0个、1个或多个形参，多个形参之间以逗号分隔。形参规定了一个函数所接受数据的类型和数量。实参出现在函数调用的地方，实参的数量与形参一样多。实参的主要作用是初始化形参，并且这种初始化过程是一一对应的，即第一个实参初始化第一个形参、第二个实参初始化第二个形参，以此类推。实参参的类型必须与对应的形参类型匹配。

练习6.2

请指出下列函数哪个有错误，为什么？应该如何修改这些错误呢？

(a) int f() {
         string s;
         // ...
         return s;
   }
(b) f2(int i) { /* ... */ }
(c) int calc(int v1, int v1) { /* ... */ }
(d) double square (double x)  return x * x; 
  

解：

应该改为下面这样：

(a) 定义的类型和返回类型不一致。
    string f() {
         string s;
         // ...
         return s;
   }
(b) 函数缺少返回值类型。void f2(int i) { /* ... */ }
(c) int calc(int v1, int v2) { /* ... */ return ; }
(d) double square (double x) { return x * x; }
  

练习6.3

编写你自己的fact函数，上机检查是否正确。注：阶乘。

解：

#include <iostream>

int fact(int i)
{
    if(i<0)
    {
        std::runtime_error err("Input cannot be a negative number");
        std::cout << err.what() << std::endl;
    }
    return i > 1 ? i * fact( i - 1 ) : 1;
}

int main()
{
    std::cout << std::boolalpha << (120 == fact(5)) << std::endl;
    return 0;
}
  

启用std::boolalpha，可以输出 "true"或者 "false"。

练习6.4

编写一个与用户交互的函数，要求用户输入一个数字，计算生成该数字的阶乘。在main函数中调用该函数。

#include <iostream>
using namespace std;

int fact(int val);

int main() {
    cout << fact(5) << endl;
    return 0;
}

int fact(int val) {
    if (val == 1) {
        return 1;
    }
    return val > 1 ? val * fact(val - 1): 1;
}
  

练习6.5

编写一个函数输出其实参的绝对值。

#include <iostream>

int abs(int i)
{
   return i > 0 ? i : -i;
}

int main()
{
   std::cout << abs(-5) << std::endl;
   return 0;
}
  

练习6.6

说明形参、局部变量以及局部静态变量的区别。编写一个函数，同时达到这三种形式。

解：

形参是一种自动化对象，函数开始时为形参申请内存空间，我们用调用函数时提供的实参初始化形参对应的自动对象；
普通变量对应的自动对象也容易理解骂我们在定义该变量的语句处创建自动对象，如果定义语句提供了初始化免责用该值初始化；否则，执行默认初始化。当改变量所在的块结束后，变量失效；
局部静态变量比较特殊，它的生命周期贯穿函数调用及之后的时间。局部静态变量对应的对象成为局部静态对象，他的生命周期从定义语句处开始，直到程序结束才终于。

// 例子
int count_add(int n)       // n是形参
{
    static int ctr = 0;    // ctr 是局部静态变量
    ctr += n;
    return ctr;
}

int main()
{
    for (int i = 0; i != 10; ++i)  // i 是局部变量
      cout << count_add(i) << endl;

    return 0;
}
  

练习6.7

编写一个函数，当它第一次被调用时返回0，以后每次被调用返回值加1。

解：

int generate()
{
    static int ctr = 0;
    return ctr++;
}
  

练习6.8

编写一个名为Chapter6.h 的头文件，令其包含6.1节练习中的函数声明。

解：

int fact(int val);
int func();

template <typename T> //参考：https://blog.csdn.net/fightingforcv/article/details/51472586

T abs(T i)
{
    return i >= 0 ? i : -i;
}
  

练习6.9 : fact.cc | factMain.cc

编写你自己的fact.cc 和factMain.cc ，这两个文件都应该包含上一小节的练习中编写的 Chapter6.h 头文件。通过这些文件，理解你的编译器是如何支持分离式编译的。

解：

fact.cc：

#include "Chapter6.h"
#include <iostream>

int fact(int val)
{
    if (val == 0 || val == 1) return 1;
    else return val * fact(val-1);
}

int func()
{
    int n, ret = 1;
    std::cout << "input a number: ";
    std::cin >> n;
    while (n > 1) ret *= n--;
    return ret;
}

  

factMain.cc：

#include "Chapter6.h"
#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "5! is " << fact(5) << std::endl; 
    std::cout << func() << std::endl; 
    std::cout << abs(-9.78) << std::endl;
}
  

编译： g++ factMain.cpp fact.cpp -o main

练习6.10

编写一个函数，使用指针形参交换两个整数的值。在代码中调用该函数并输出交换后的结果，以此验证函数的正确性。

解：

#include <iostream>
#include <string>

void swap(int* lhs, int* rhs)
{
	int tmp;
	tmp = *lhs;
	*lhs = *rhs;
	*rhs = tmp;
}

int main()
{
	for (int lft, rht; std::cout << "Please Enter:\n", std::cin >> lft >> rht;)
	{
		swap(&lft, &rht);
		std::cout << lft << " " << rht << std::endl;
	}

	return 0;
}
  

练习6.11

编写并验证你自己的reset函数，使其作用于引用类型的参数。注：reset即置0。

解：

#include <iostream>

void reset(int &i)
{
    i = 0;
}

int main()
{
    int i = 42;
    reset(i);
    std::cout << i  << std::endl;
    return 0;
}
  

练习6.12

改写6.2.1节练习中的程序，使其引用而非指针交换两个整数的值。你觉得哪种方法更易于使用呢？为什么？

#include <iostream>
using namespace std;

void swap(int &p, int &q) {
    int temp = p;
    p = q;
    q = temp;
}

int main() {
    int a = 5, b = 3;
    swap(a, b);
    cout << "交换后：a= " << a << ", b =" << b << endl;
    return 0;
}

  

与使用指针相比，使用引用交换变量的内容从形式上看更简单一些，并且无须额外声明指针变量，也避免了拷贝指针的值。

练习6.13

假设T是某种类型的名字，说明以下两个函数声明的区别：一个是void f(T), 另一个是void f(&T)。

解：

void f(T)的参数通过值传递，在函数中T是实参的副本，改变T不会影响到原来的实参。 void f(&T)的参数通过引用传递，在函数中的T是实参的引用，T的改变也就是实参的改变。

练习6.14

举一个形参应该是引用类型的例子，再举一个形参不能是引用类型的例子。

解：

当函数的目的是交换两个参数的内容时，应该使用引用类型的形参；
当参数是string对象时，为了避免拷贝很长的字符串，应该使用引用类型。例如交换两个整数的函数，形参应该是引用

void swap(int& lhs, int& rhs)
{
	int temp = lhs;
	lhs = rhs;
	rhs = temp;
}
  

当实参的值是右值时，形参不能为引用类型

int add(int a, int b)
{
	return a + b;
}

int main()
{
	int i = add(1,2);
	return 0;
}
  

练习6.15

说明find_char函数中的三个形参为什么是现在的类型，特别说明为什么s是常量引用而occurs是普通引用？为什么s和occurs是引用类型而c不是？如果令s是普通引用会发生什么情况？如果令occurs是常量引用会发生什么情况？

解：

因为字符串可能很长，因此使用引用避免拷贝；
而在函数中我们不希望改变s的内容，所以令s为常量。
occurs是要传到函数外部的变量，所以使用引用，occurs的值会改变，所以是普通引用。
因为我们只需要c的值，这个实参可能是右值(右值实参无法用于引用形参)，所以c不能用引用类型。
如果s是普通引用，也可能会意外改变原来字符串的内容。
occurs如果是常量引用，那么意味着不能改变它的值，那也就失去意义了。

练习6.16

下面的这个函数虽然合法，但是不算特别有用。指出它的局限性并设法改善。

bool is_empty(string& s) { return s.empty(); }
  

解：

局限性在于常量字符串和字符串字面值无法作为该函数的实参，如果下面这样调用是非法的：

const string str;
bool flag = is_empty(str); //非法
bool flag = is_empty("hello"); //非法
  

所以要将这个函数的形参定义为常量引用：

bool is_empty(const string& s) { return s.empty(); }
  

练习6.17

编写一个函数，判断string对象中是否含有大写字母。编写另一个函数，把string对象全部改写成小写形式。在这两个函数中你使用的形参类型相同吗？为什么？

解：

两个函数的形参不一样。第一个函数使用常量引用，第二个函数使用普通引用。

练习6.18

为下面的函数编写函数声明，从给定的名字中推测函数具备的功能。

(a) 名为compare的函数，返回布尔值，两个参数都是matrix类的引用。
(b) 名为change_val的函数，返回vector的迭代器，有两个参数：一个是int，另一个是vector的迭代器。

解：

(a) bool compare(matrix &m1, matrix &m2);
(b) vector<int>::iterator change_val(int, vector<int>::iterator);
  

练习6.19

假定有如下声明，判断哪个调用合法、哪个调用不合法。对于不合法的函数调用，说明原因。

double calc(double);
int count(const string &, char);
int sum(vector<int>::iterator, vector<int>::iterator, int);
vector<int> vec(10);
(a) calc(23.4, 55.1);
(b) count("abcda",'a');
(c) calc(66);
(d) sum(vec.begin(), vec.end(), 3.8);
  

解：

(a) 不合法。calc只有一个参数。
(b) 合法。
(c) 合法。
(d) 合法。

练习6.20

引用形参什么时候应该是常量引用？如果形参应该是常量引用，而我们将其设为了普通引用，会发生什么情况？

解：

应该尽量将引用形参设为常量引用，除非有明确的目的是为了改变这个引用变量。如果形参应该是常量引用，而我们将其设为了普通引用，那么常量实参将无法作用于普通引用形参。

练习6.21

编写一个函数，令其接受两个参数：一个是int型的数，另一个是int指针。函数比较int的值和指针所指的值，返回较大的那个。在该函数中指针的类型应该是什么？

解：

##include <iostream>
#include<string>
#include<ctime>
#include <cstdlib>

using namespace std;

int compare(const int *p, const int val) { // 判断是否含有大写字母
    return (val > *p) ? val : *p;
}




int main() {

    srand((unsigned) time(NULL));
    int a[10];

    for(auto &i : a)
        i = rand() % 100;

    cout << "请输入一个数" <<endl;
    int j;
    cin >> j;
    cout<< "较大的数是" << compare(a, j) << endl;
    return 0;
}

  

应该是const int *类型。

练习6.22

编写一个函数，令其交换两个int指针。

解：

#include <iostream>
#include<string>
#include<ctime>
#include <cstdlib>

using namespace std;

int swap(int *p, int *q) { // 判断是否含有大写字母
    int temp = *p;
    *p = *q;
    *q = temp;
}

int main() {
    int a = 5, b =10;
    int *p = &a, *q = &b;
    swap(p, q);
    cout << "a=" <<a << " b= " << b <<endl;
    return 0;
}

  

练习6.23

参考本节介绍的几个print函数，根据理解编写你自己的版本。依次调用每个函数使其输入下面定义的i和j:

int i = 0, j[2] = { 0, 1 };
  

解：

#include <iostream>

using namespace std;

void print1(const int *p) {
    cout << *p << endl;
}

void print2(const int *p, const int sz) {
    int i = 0;
    while (i != sz) {
        cout << *p++ << endl;
        ++i;
    }
}
void print3(const int *b, const int *e) {
    for(auto q = b; q!=e; ++q)
        cout << *q << endl;
}

int main() {
    int i = 0, j[2] = {1,2};
    print1(&i);
    print1(j);
    print2(&i, 1);
    print2(j, sizeof(j)/ sizeof(*j));
    auto b = begin(j);
    auto e = end(j);
    print3(b, e);
    return 0;
}

  

练习6.24

描述下面这个函数的行为。如果代码中存在问题，请指出并改正。

void print(const int ia[10])
{
	for (size_t i = 0; i != 10; ++i)
		cout << ia[i] << endl;
}
  

解：

由之前的分析可知，print函数的参数实际上等同于一个常量整型指针const int*，形参ia的维度10只是我们期望的数组维度，实际上不一定。即使实参数组的真实维度不是10，也可以正常调用print函娄数。

上述print函数的定义存在一个潜在风险，即虽然我们期望传入的数组维度是 10，但实际上任意维度的数组都可以传入。如果传入的数组维度较大，print函数输出数组的前10个元素，不至于引发错误;相反如果传入的数组维度不足10，则 print函数将强行输出一些未定义的值。

void print(const int ia[]， const int sz)
{
	for (size_t i = 0; i != sz; ++i)
		cout << ia[i] << endl;
}
  

练习6.25

编写一个main函数，令其接受两个实参。把实参的内容连接成一个string对象并输出出来。

练习6.26

编写一个程序，使其接受本节所示的选项；输出传递给main函数的实参内容。

解：

包括6.25

#include <iostream>
#include <string>

int main(int argc, char **argv)
{
    std::string str;
    for (int i = 1; i != argc; ++i)
        str += std::string(argv[i]) + " ";

    std::cout << str << std::endl;
    return 0;
}
  

练习6.27

编写一个函数，它的参数是initializer_list类型的对象，函数的功能是计算列表中所有元素的和。

解：

#include <iostream>
#include <initializer_list>

int sum(std::initializer_list<int> const& il)
{
    int sum = 0;
    for (auto i : il) sum += i;
    return sum;
}

int main(void)
{
    auto il = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
    std::cout << sum(il) << std::endl;

    return 0;
}
  

练习6.28

在error_msg函数的第二个版本中包含ErrCode类型的参数，其中循环内的elem是什么类型？

解：

elem是const string &类型。

练习6.29

在范围for循环中使用initializer_list对象时，应该将循环控制变量声明成引用类型吗？为什么？

解：

应该使用常量引用类型。initializer_list对象中的元素都是常量，我们无法修改initializer_list对象中的元素的值。

练习6.30

编译第200页的str_subrange函数，看看你的编译器是如何处理函数中的错误的。

解：

编译器信息：

g++ (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.10) 5.4.0 20160609

编译错误信息：

ch6.cpp:38:9: error: return-statement with no value, in function returning ‘bool' [-fpermissive]
  

练习6.31

什么情况下返回的引用无效？什么情况下返回常量的引用无效？

解：

当返回的引用的对象是局部变量时，返回的引用无效；当我们希望返回的对象被修改时，返回常量的引用无效。

练习6.32

下面的函数合法吗？如果合法，说明其功能；如果不合法，修改其中的错误并解释原因。

int &get(int *array, int index) { return array[index]; }
int main()
{
    int ia[10];
    for (int i = 0; i != 10; ++i)
        get(ia, i) = i;
}
  

解：

合法。get函数根据索引取得数组中的元素的引用。

练习6.33

编写一个递归函数，输出vector对象的内容。

解：

#include <iostream>
#include <vector>
using std::vector; using std::cout;
using Iter = vector<int>::const_iterator;

void print(Iter first, Iter last)
{
    if (first != last)
    {
        cout << *first << " ";
        print(++first, last);
    }
}

int main()
{
    vector<int> vec{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
    print(vec.cbegin(), vec.cend());

    return 0;
}
  

练习6.34

如果factorial函数的停止条件如下所示，将发生什么？

if (val != 0)
  

解：如果val为正数，从结果上来说没有区别（多乘了个1）; 如果val为负数，那么递归永远不会结束。

练习6.35

在调用factorial函数时，为什么我们传入的值是val-1而非val--？

解：

如果传入的值是val--，变量的递减操作与读取变量值的操作共存于同一个表达式中，这时有可能产生未定义的值。

练习6.36

编写一个函数声明，使其返回数组的引用并且该数组包含10个string对象。不用使用尾置返回类型、decltype或者类型别名。

解：

string (&fun())[10];
  

练习6.37

为上一题的函数再写三个声明，一个使用类型别名，另一个使用尾置返回类型，最后一个使用decltype关键字。你觉得哪种形式最好？为什么？

解：

typedef string str_arr[10];
str_arr& fun();

auto fun()->string(&)[10];

string s[10];
decltype(s)& fun();
  

我觉得尾置返回类型最好，就一行代码。

练习6.38

修改arrPtr函数，使其返回数组的引用。

解：

decltype(odd)& arrPtr(int i)
{
    return (i % 2) ? odd : even;
}
  

练习6.39

说明在下面的每组声明中第二条语句是何含义。如果有非法的声明，请指出来。

(a) int calc(int, int);
	int calc(const int, const int);
(b) int get();
	double get();
(c) int *reset(int *);
	double *reset(double *);
  

解：

(a) 非法。因为顶层const不影响传入函数的对象，所以第二个声明无法与第一个声明区分开来。
(b) 非法。对于重载的函数来说，它们应该只有形参的数量和形参的类型不同。返回值与重载无关。
(c) 合法。

练习6.40

下面的哪个声明是错误的？为什么？

(a) int ff(int a, int b = 0, int c = 0);
(b) char *init(int ht = 24, int wd, char bckgrnd);	
  

解：

(a) 正确。 (b) 错误。因为一旦某个形参被赋予了默认值，那么它之后的形参都必须要有默认值。

练习6.41

下面的哪个调用是非法的？为什么？哪个调用虽然合法但显然与程序员的初衷不符？为什么？

char *init(int ht, int wd = 80, char bckgrnd = ' ');
(a) init();
(b) init(24,10);
(c) init(14,'*');
  

解：

(a) 非法。第一个参数不是默认参数，最少需要一个实参。
(b) 合法。
(c) 合法，但与初衷不符。字符*被解释成int传入到了第二个参数。而初衷是要传给第三个参数。

练习6.42

给make_plural函数的第二个形参赋予默认实参's', 利用新版本的函数输出单词success和failure的单数和复数形式。

解：

#include <iostream>
#include <string>

using std::string;
using std::cout;
using std::endl;

string make_plural(size_t ctr, const string& word, const string& ending = "s")
{
	return (ctr > 1) ? word + ending : word;
}

int main()
{
	cout << "single: " << make_plural(1, "success", "es") << " "
		<< make_plural(1, "failure") << endl;
	cout << "plural : " << make_plural(2, "success", "es") << " "
		<< make_plural(2, "failure") << endl;

	return 0;
}
  

练习6.43

你会把下面的哪个声明和定义放在头文件中？哪个放在源文件中？为什么？

(a) inline bool eq(const BigInt&, const BigInt&) {...}
(b) void putValues(int *arr, int size);
  

解：

全部都放进头文件。(a) 是内联函数，(b) 是声明。

练习6.44

将6.2.2节的isShorter函数改写成内联函数。

解：

inline bool is_shorter(const string &lft, const string &rht) 
{
    return lft.size() < rht.size();
}
  

练习6.45

回顾在前面的练习中你编写的那些函数，它们应该是内联函数吗？如果是，将它们改写成内联函数；如果不是，说明原因。

解：

一般来说，内联机制用于优化规模小、流程直接、频繁调用的函数。

练习6.46

能把isShorter函数定义成constexpr函数吗？如果能，将它改写成constxpre函数；如果不能，说明原因。

解：

不能。constexpr函数的返回值类型及所有形参都得是字面值类型。

练习6.47

改写6.3.2节练习中使用递归输出vector内容的程序，使其有条件地输出与执行过程有关的信息。例如，每次调用时输出vector对象的大小。分别在打开和关闭调试器的情况下编译并执行这个程序。

解：

#include <iostream>
#include <vector>
using std::vector; using std::cout; using std::endl;

void printVec(vector<int> &vec)
{
#ifndef NDEBUG
    cout << "vector size: " << vec.size() << endl;
#endif
    if (!vec.empty())
    {
        auto tmp = vec.back();
        vec.pop_back();
        printVec(vec);
        cout << tmp << " ";
    }
}

int main()
{
    vector<int> vec{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
    printVec(vec);
    cout << endl;

    return 0;
}
  

练习6.48

说明下面这个循环的含义，它对assert的使用合理吗？

string s;
while (cin >> s && s != sought) { } //空函数体
assert(cin);
  

解：

不合理。从这个程序的意图来看，应该用

assert(s == sought);
  

练习6.49

什么是候选函数？什么是可行函数？

解：

候选函数：与被调用函数同名，并且其声明在调用点可见。可行函数：形参与实参的数量相等，并且每个实参类型与对应的形参类型相同或者能转换成形参的类型。

练习6.50

已知有第217页对函数f的声明，对于下面的每一个调用列出可行函数。其中哪个函数是最佳匹配？如果调用不合法，是因为没有可匹配的函数还是因为调用具有二义性？

(a) f(2.56, 42)
(b) f(42)
(c) f(42, 0)
(d) f(2.56, 3.14)
  

解：

(a) void f(int, int);和void f(double, double = 3.14);是可行函数。该调用具有二义性而不合法。
(b) void f(int); 是可行函数。调用合法。
(c) void f(int, int);和void f(double, double = 3.14);是可行函数。 void f(int, int);是最佳匹配。
(d) void f(int, int);和void f(double, double = 3.14);是可行函数。 void f(double, double = 3.14);是最佳匹配。

练习6.51

编写函数f的4版本，令其各输出一条可以区分的消息。验证上一个练习的答案，如果你的回答错了，反复研究本节内容直到你弄清自己错在何处。

解：

#include <iostream>
using std::cout; using std::endl;

void f()
{
    cout << "f()" << endl;
}

void f(int)
{
    cout << "f(int)" << endl;
}

void f(int, int)
{
    cout << "f(int, int)" << endl;
}

void f(double, double)
{
    cout << "f(double, double)" << endl;
}

int main()
{
    //f(2.56, 42); // error: 'f' is ambiguous.
    f(42);
    f(42, 0);
    f(2.56, 3.14);
    
    return 0;
}

  

练习6.52

已知有如下声明：

void manip(int ,int);
double dobj;
  

请指出下列调用中每个类型转换的等级。

(a) manip('a', 'z');
(b) manip(55.4, dobj);
  

解：

(a) 第3级。类型提升实现的匹配。
(b) 第4级。算术类型转换实现的匹配。

练习6.53

说明下列每组声明中的第二条语句会产生什么影响，并指出哪些不合法（如果有的话）。

(a) int calc(int&, int&); 
	int calc(const int&, const int&); 
(b) int calc(char*, char*);
	int calc(const char*, const char*);
(c) int calc(char*, char*);
	int calc(char* const, char* const);
  

解：

练习6.54

编写函数的声明，令其接受两个int形参并返回类型也是int；然后声明一个vector对象，令其元素是指向该函数的指针。

解：

int func(int, int);
vector<decltype(func)*> v;
  

练习6.55

编写4个函数，分别对两个int值执行加、减、乘、除运算；在上一题创建的vector对象中保存指向这些函数的指针。

解：

int add(int a, int b) { return a + b; }
int subtract(int a, int b) { return a - b; }
int multiply(int a, int b) { return a * b; }
int divide(int a, int b) { return b != 0 ? a / b : 0; }

v.push_back(add);
v.push_back(subtract);
v.push_back(multiply);
v.push_back(divide);
  

练习6.56

调用上述vector对象中的每个元素并输出结果。

解：

std::vector<decltype(func) *> vec{ add, subtract, multiply, divide };
for (auto f : vec)
          std::cout << f(2, 2) << std::endl;
  