核心要点速览

  • 声明与定义：可多次声明，仅能一次定义；原型需匹配参数类型 / 个数（返回类型不影响）
  • 参数传递：值传递（拷贝，不影响实参）、引用传递（别名，无拷贝）、指针传递（地址，支持 nullptr）
  • 函数重载：同名 + 参数列表不同（类型 / 个数 / 顺序），返回类型不参与重载
  • 内联函数：inline 修饰，建议编译器嵌入调用处（适合短函数，无循环 / 递归）
  • 默认参数：遵循 “靠右原则”，不可跳过右侧参数省略左侧
  • 返回值：禁止返回局部变量引用；大型对象返回有 RVO/NRVO 优化

一、函数的声明与定义

概念

  • 声明：告知编译器函数的 “存在及原型”（返回类型、函数名、参数类型 / 个数），不包含实现；参数名可选（仅声明时）。
    • 用途：解决 “调用在前、定义在后” 的编译错误，如int add(int, int);
  • 定义：包含声明 + 函数体（具体实现），编译器会分配内存生成指令。

规则

  • 单定义原则（ODR）：一个函数可在多个文件中声明，但仅能在一个文件中定义（否则链接报错 “重复定义”）。
  • 原型匹配：声明与定义的参数类型、个数必须一致；返回类型可省略（默认 int，不推荐），但建议显式声明。

二、参数传递

参数传递决定函数与实参的交互方式，核心分三类，重点考察适用场景与区别。

1. 值传递

  • 规则：形参是实参的拷贝，函数内修改形参不影响实参。

  • 优点：安全（隔离实参）、逻辑简单。

  • 缺点：大对象拷贝开销大（如大型结构体、类对象）。

  • 示例：

    1
    2
    void swap(int a, int b) { int t=a; a=b; b=t; } // 仅交换拷贝，实参不变
    int x=1, y=2; swap(x,y); // x=1, y=2（实参未变）

2. 引用传递（int&）

  • 规则：形参是实参的别名，无拷贝开销；函数内修改形参直接影响实参。

  • 优点：效率高（无拷贝）、语法简洁、可修改实参。

  • 约束：引用必须绑定实参（不能传字面量，如func(5)报错），绑定后不可更改指向。

  • 示例：

    1
    2
    void swap(int& a, int& b) { int t=a; a=b; b=t; }
    int x=1, y=2; swap(x,y); // x=2, y=1（实参已交换）

3. 指针传递（int*）

  • 规则：形参是实参的地址拷贝，通过解引用（*p）间接修改实参。

  • 优点：可修改实参，支持传递nullptr（空值语义）。

  • 缺点：需显式解引用（易漏写*），可能出现野指针（未初始化指针）。

  • 示例：

    1
    2
    void swap(int* a, int* b) { int t=*a; *a=*b; *b=t; }
    int x=1, y=2; swap(&x,&y); // x=2, y=1（通过地址修改）

三类传递方式对比表

对比维度 值传递 引用传递 指针传递
内存开销 拷贝实参（大对象开销大） 无拷贝（仅别名） 拷贝地址（4/8 字节，固定）
实参修改 不可修改 可直接修改 可修改（需解引用）
空值传递 不支持 不支持（必须绑定对象） 支持（传nullptr）
适用场景 小对象、无需修改实参 大对象、需修改实参 需 “空值” 语义的场景
语法复杂度 简单（直接传值） 简洁（传变量名） 复杂（传地址 + 解引用）

三、返回值

1. 返回值类型与规则

  • 基本类型（int/double等）：直接返回值拷贝，无额外风险。
  • 自定义类型（类 / 结构体）：返回对象副本，编译器可能触发返回值优化（RVO/NRVO） ，避免临时对象拷贝。
  • 引用返回（&）：

    • 优点：无拷贝，效率高（适合大对象）。

    • 禁忌：禁止返回局部变量的引用（局部变量生命周期随函数结束，引用变为 “悬垂引用”，访问即未定义行为）。

    • 示例（错误）：

      1
      2
      int& func() { int x=10; return x; } // x是局部变量，函数结束后销毁
      int& res = func(); // 悬垂引用，访问res可能崩溃

2. 特殊返回值：void

  • 表示 “无返回值”，函数体中可省略return，或用return;提前结束。
  • 限制：不能定义void类型变量（void x;报错）；可定义void*指针（指向任意类型，需强转后使用）。

3. 返回值优化（RVO/NRVO）

  • 概念：编译器对 “返回大型对象” 的优化，直接在调用处构造对象，避免函数返回时的临时对象拷贝。
  • 特点：无需手动修改代码，编译器自动触发（主流编译器均支持），显著提升大型对象返回效率。

四、函数重载

核心定义

同一作用域中，函数名相同但参数列表不同，用于实现 “同一功能的不同参数版本”。

重载的条件（缺一不可）

  1. 同一作用域（如同一命名空间、同一类）。
  2. 函数名完全相同。
  3. 参数列表不同（满足任一即可）：
    • 参数类型不同（如add(int, int) vs add(double, double)）；
    • 参数个数不同（如add(int) vs add(int, int)）；
    • 参数顺序不同（如func(int, double) vs func(double, int)）。
  4. 补充场景（易忽略）：
    • 参数为引用 / 指针时，const修饰可形成重载（如func(int&) vs func(const int&)）；
    • 类的成员函数中，const修饰this指针可形成重载（如void show() vs void show() const）。

重载的排除条件

  • 返回类型不同不能形成重载（如int add(int) vs double add(int)，编译报错）；
  • 参数名不同不能形成重载（如add(int a) vs add(int b)，视为同一函数）。

重载决议（编译器匹配逻辑）

编译器按 “实参与形参的匹配度” 选择最佳函数，匹配度从高到低：

  1. 精确匹配（类型完全一致，含const匹配）；
  2. 提升转换（如char→int、float→double）；
  3. 标准转换（如int→double、int*→void*）；
  4. 用户定义转换（如类的构造函数、运算符重载）。
  • 若匹配度相同（歧义），编译报错（需显式类型转换解决）。

五、内联函数（inline）

特性

  • 作用：建议编译器将函数体 “嵌入” 调用处（而非生成函数调用指令），减少栈帧创建 / 销毁的开销。
  • 建议性：inline是编译器 “建议”，非强制 —— 若函数含循环、递归、复杂分支，编译器会忽略inline，按普通函数处理。
  • 定义即声明：内联函数需在调用前定义（不能仅声明），通常放在头文件中（方便多个编译单元包含）。
  • 避免重复定义：允许在多个编译单元中定义，但所有定义必须完全一致（否则链接报错）。

与宏（#define）的区别

对比维度 内联函数（inline） 宏（#define）
类型检查 有（编译期校验参数类型） 无（文本替换，无类型校验）
调试支持 支持（可打断点、查看变量） 不支持（替换后无宏信息）
复杂逻辑支持 支持（循环、分支等） 不适合（易因优先级出错）
作用域 受作用域限制（如局部内联） 全局替换（无作用域）
副作用风险 低（参数仅计算一次） 高（参数可能多次计算）

六、默认参数

规则

  • 靠右原则：默认参数必须从右往左连续指定，不能跳过右侧参数省略左侧参数。

  • 示例（正确 vs 错误）：

    1
    2
    3
    4
    void func(int a, int b=2, int c=3); // 正确（从右往左指定）
    func(1); // 等价于func(1,2,3)
    func(1,4); // 等价于func(1,4,3)
    // func(,4,5); // 错误（跳过左侧a，未指定默认值）

  • 声明与定义一致性：默认参数仅需在声明或定义中指定一次（建议在声明中指定，方便外部调用者查看）。