函数----函数重载，特殊用途语言特性，函数匹配，函数指针

一、函数重载

　　如果同一作用域内的几个函数名字相同但形参列表不同，我们称之为重载函数。

1、定义重载函数

　　对于重载的函数来说，它们应该在形参数量或形参类型上有所不同。

2、重载和const形参

　　一个拥有顶层const的形参无法和另一个没有顶层const的形参区分开来：

int func(int x);
int func(const int x); // 重复声明了func(int x)

int func2(int *);
int func2(int *const); // 重复声明了func2(int *)

　　如果形参是某种类型的指针或引用，则通过区分其指向的是常量对象还是非常量对象可以实现函数重载，此时的const是底层的：

int func(int &);
int func(const int &); // 新函数，作用于常量引用

int func2(int *);
int func2(const int *); // 新函数，作用于指向常量的指针

 3、const_cast和重载

　　const_cast在重载函数的情景中最有用。

#include <iostream>
#include <string>

const std::string &shortString(const std::string &s1, const std::string &s2)
{
    std::cout << "const" << std::endl;
    return s1.size() < s2.size() ? s1 : s2;
}
std::string shortString(std::string &s1, std::string s2)
{
    std::cout << "not const" << std::endl;
    auto &r = shortString(const_cast<const std::string &>(s1), const_cast<const std::string &>(s2));
    return const_cast<std::string &>(r);
}
int main()
{
    const std::string s1 = "abc", s2 = "ABC";
    std::cout << shortString(s1, s2) << std::endl;
    std::cout << "-----------------------" << std::endl;
    std::string s3 = "abc", s4 = "ABC";
    std::cout << shortString(s3, s4) << std::endl;
    return 0;
}

4、调用重载的函数

 　　定义了一组重载函数后，我们需要以合理的实参调用它们。函数匹配是指一个过程，在这个过程中我们把函数调用与一组重载函数中的某一个关联起来，函数匹配也叫重载确定。编译器首先将调用的实参与重载集合中每一个函数的形参进行比较，然后根据比较的结果决定到底调用哪个函数。

　　当个调用重载函数时有三种可能的结果：

　　a、编译器找到一个与实参最佳匹配的函数，并生成调用该函数的代码。

　　b、找不到任何一个函数与调用的实参匹配，此时编译器发出无匹配的错误信息。

　　c、有多于一个函数可以匹配，但是每一个都不是明显的最佳选择。此时也将发生错误信息，称为二义性调用。

5、重载与作用域

　　重载对作用域的一般性质并没有什么改变：如果我们在内层作用域中声明了一个函数名字，它将隐藏外层作用域中声明的同名实体。

二、特殊用途语言特性

1、默认实参

　　我们可以为一个或多个形参定义默认值，不过需要注意的是，一旦某个形参被赋予了默认值，它后面的所有形参都必须有默认值。

　　在给定的作用域中一个形参只能被赋予一次默认实参。换句话说，函数的后续声明只能为之前那些没有默认值的形参添加默认值，而且该形参右侧的所有形参必须都有默认值。

　　局部变量不能作为默认实参。除此之外，只要表达式的类型能转换成形参所需的类型，该表达式就能作为默认实参。用作默认实参的名字在函数声明所在的作用域解析，而这些名字的求值过程发生在函数调用时。

2、内联函数和constexpr函数

　　在大多数机器上，一次函数调用其实包含着一系列工作：调用前要先保存寄存器，并在返回时恢复；可能需要拷贝实参；程序转向一个新的位置继续执行。

1)内联函数可避免函数调用的开销

　　　声明内联函数只要在函数的返回类型前面加上关键字inline就行了。

2)constexpr函数

　　constexpr函数是指能用于常量表达式的函数。定义constexpr函数的方法与其他函数类似，不过要遵循几项规定：函数的返回类型及所有形参的类型都是字面值类型，而且函数体中必须有且只有一条return语句。

#include <iostream>
#include <string>

constexpr int func() {
    return 1024;
}
int main()
{
    constexpr int x = func();
    return 0;
}

　　执行初始化任务时，编译器把对constexpr函数的调用替换成其结果值。为了能在编译过程中随时展开，constexpr函数被隐式地指定为内联函数。

　　constexpr函数体内也可以包含其他语句，只要这些语句在运行时不执行任何操作就行。

　　constexpr函数不一定返回常量表达式。当把constexpr函数用在需要常量表达式的上下文中时，由编译器负责检查函数的结果是否符合要求。如果结果恰好不是常量表达式。编译器将发出错误信息。

3、调试帮助

1、assert预处理宏

　　assert宏定义在cassert头文件中。assert是一种预处理宏。所谓预处理宏其实是一个预处理变量，它的行为有点类似于内联函数。assert宏使用一个表达式作为它的条件：

　　assert(expr);

首先对expr求值，如果表达式为假（即为0），assert输出信息并终止程序的执行。如果表达式为真（即非0），assert什么也不做。

2、NDEBUG预处理变量

　　assert的行为依赖于一个名为NDEBUG的预处理变量的状态。如果定义了NDEBUG，则assert什么也不做。默认状态下没有定义NDEBUG，此时assert将执行运行时检查。

　　预处理器定义了几个对调试很有用的名字，如下表所示：

名字	说明
__FUNCTION__	存放函数名的字符串字面值
__FILE__	存放文件名的字符串字面值
__LINE__	存放当前行号的整型字面值
__TIME__	存放文件编译时间的字符串字面值
__DATE__	存放文件编译日期的字符串字面值

三、函数匹配

1、实参类型转换

 　　为了确定最佳匹配，编译器将实参类型到形参类型的转换划分成几个等级，具体排序如下所示：

　　1）精确匹配，包括以下情况：

　　a、实参类型和形参类型相同。

　　b、实参从数组类型或函数类型转换成对应的指针类型。

　　c、向实参添加顶层const或者从实参中删除顶层const。

　　2）通过const转换实现的匹配。

　　3）通过类型提升实现的匹配。

　　4）通过算术类型转换（所有算术类型转换的级别都一样）或指针转换实现的匹配。

　　5）通过类类型转换实现的匹配。

四、函数指针

 　　函数指针指向的是函数而非对象。和其他指针一样，函数指针指向某种特定类型。函数的类型由它的返回类型和形参类型共同决定，与函数名无关。

bool lengthCompare(const std::string &s1, const std::string &s2)
{
    return s1.size() > s2.size();
}

该函数的类型是bool(const std::string &, const std::string &)。要想声明一个可以指向该函数的指针，只需要用指针替换函数名即可。

    //pf指向一个函数，该函数的参数是两个const string的引用，返回值是bool类型
    bool (*pf)(const std::string &, const std::string &); // 未初始化，*pf两端的括号必不可少

1、使用函数指针

    // 当我们把函数名作为一个值使用时，该函数自动地转换成指针
    pf = lengthCompare;
    pf = &lengthCompare; // 等价的赋值语句：取地址符是可选的
    // 此外，我们还能直接使用指向函数的指针调用该函数，无须提前解引用指针
    bool b1 = pf("hello", "world");
    bool b2 = (*pf)("hello", "world");
    bool b3 = lengthCompare("hello", "world"); // 三条调用语句等价

　　在指向不同函数类型的指针间不存在转换规则。但是，我们可以为函数指针赋一个nullptr或者值为0的整型表达式，表示该指针没有指向任何一个函数。

2、函数指针形参

　　和数组类似，虽然不能定义函数类型的形参，但是形参可以是指向函数的指针。此时，形参看起来是函数类型，实际上却是当成指针使用。

// 参数是函数类型，它会自动地转换成指向函数的指针
void use(bool pf(const std::string &, const std::string &));
// 等价的声明：显示地将形参定义成指向函数的指针
void use(bool (*pf)(const std::string &, const std::string &));

　　可以直接把函数作为实参使用，此时它会自动转换成指针。

　　use(lengthCompare);

　　类型别名可以简化使用了函数指针的代码：

    // Func和Func2是函数类型
    typedef bool Func(const std::string &, const std::string &);
    typedef decltype(lengthCompare) Func2; // 等价的类型
    // FuncP和FuncP2是指向函数的指针
    typedef bool(*FuncP)(const std::string &, const std::string &);
    typedef decltype(lengthCompare) *FuncP2; // 等价的类型

3、返回指向函数的指针

　　和数组类似，虽然不能返回一个函数，但是能返回指向函数类型的指针。然而，必须显示地将返回类型写成指针形式，编译器不会自动地将函数返回类型当成对应的指针类型处理。

4、将auto和decltype用于函数指针类型

　　当将decltype作用于某个函数时，它返回函数类型而非指针类型。因此，我们必须显示地加上*以表明我们需要返回指针。