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第六章 函数

练习6.1

实参和形参的区别的什么？

解：

实参是函数调用的实际值，是形参的初始值。

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) string f() {
         string s;
         // ...
         return s;
   }
(b) 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>
#include <string>

int fact(int i)
{
    return i > 1 ? i * fact(i - 1) : 1;
}

void interactive_fact()
{
    std::string const prompt = "Enter a number within [1, 13) :\n";
    std::string const out_of_range = "Out of range, please try again.\n";
    for (int i; std::cout << prompt, std::cin >> i; )
    {
        if (i < 1 || i > 12)
        {
            std::cout << out_of_range; 
            continue;
        }
        std::cout << fact(i) << std::endl;
    }
}

int main()
{
    interactive_fact();
    return 0;
}

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：

形参定义在函数形参列表里面；局部变量定义在代码块里面； 局部静态变量在程序的执行路径第一次经过对象定义语句时初始化，并且直到程序终止时才被销毁。

// 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>
#include <string>


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

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

    return 0;
}

很明显引用更好用。

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：

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>
using std::cout;

int larger_one(const int i, const int *const p)
{
    return (i > *p) ? i : *p;
}

int main()
{
    int i = 6;
    cout << larger_one(7, &i);

    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>

void swap(int*& lft, int*& rht)
{
    auto tmp = lft;
    lft = rht;
    rht = tmp;
}

int main()
{
    int i = 42, j = 99;
    auto lft = &i;
    auto rht = &j;
    swap(lft, rht);
    std::cout << *lft << " " << *rht << std::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 std::cout; using std::endl; using std::begin; using std::end;

void print(const int *pi)
{
    if(pi)
        cout << *pi << endl;
}

void print(const char *p)
{
    if (p)
        while (*p) cout << *p++;
    cout << endl;
}

void print(const int *beg, const int *end)
{
    while (beg != end)
        cout << *beg++ << endl;
}

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

void print(int (&arr)[2])
{
    for (auto i : arr)
        cout << i << endl;
}

int main()
{
    int i = 0, j[2] = { 0, 1 };
    char ch[5] = "pezy";
    
    print(ch);
    print(begin(j), end(j));
    print(&i);
    print(j, end(j)-begin(j));
    print(j);
    
    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：

当数组作为实参的时候，会被自动转换为指向首元素的指针。 因此函数形参接受的是一个指针。 如果要让这个代码成功运行(不更改也可以运行），可以将形参改为数组的引用。

void print(const int (&ia)[10])
{
	for (size_t i = 0; i != 10; ++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--，那么将会永远传入相同的值来调用该函数，递归将永远不会结束。

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：

(c) 不合法。顶层const不影响传入函数的对象。

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;