C++ Primer 第五版:第六章「函数」习题答案
第六章:函数
练习6.1
实参和形参的区别的什么?
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?
1 | (a) int f() { |
修正如下:
1 | // 应定义函数的返回值为string |
练习6.3
编写你自己的fact函数,上机检查是否正确。
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。
练习6.5
编写一个函数输出其实参的绝对值。
1 |
|
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。
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中,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。
1 | // 例子 |
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。
1 | int generate() |
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。
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。
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。
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。
练习6.12
改写6.2.1节练习中6.10的程序,使用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?
引用更易于使用,无论是用法理解还是语法编写层面都简洁一些。
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)。
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值不会影响到原来的实参值。void f(&T)
的参数通过「引用传递」,在函数中T是实参的引用(即T是实参的别名),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。
例如交换两个整数的函数,形参应该是引用
1 | void swap(int& lhs, int& rhs) |
当实参的值是右值时(比如整型常量,用作右值时,使用的是对象的值(内容),见左值和右值),形参不能为引用类型
1 | int add(int a, int b) |
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?
- 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,函数中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。
1 | bool is_empty(string& s) { return s.empty(); } |
局限性:常量字符串和字符串字面值无法作为该函数的实参,比如下面这样调用是非法的:
1 | const string str; |
改善:将这个函数的形参定义为常量引用(对const的引用,并非指引用自身是常量,谨记引用不是对象,是对象的别名)
1 | 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?
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。
1 | (a) bool compare(matrix &m1, matrix &m2); |
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。
1 | double calc(double); |
- (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?
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,会出现编译报错。
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?
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。
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:
1 | int i = 0, j[2] = { 0, 1 }; |
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。
1 | void print(const int ia[10]) |
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。以上代码实际传递只是指针,会有一个隐患,因此无论是const int ia[3]
或者const int ia[255]
都没有区别,因为无法实际传递数组的大小。如果要让这个代码成功运行,可以将实参改为数组的引用。更多讨论可参阅Confused about array parameters。
1 | // 这里的ia必须要有括号,这样才是声明为指向含有10个整数的数组的引用,没有括号就相当于引用的数组 |
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函数的实参的内容。
练习6.27
编写一个函数,它的参数是initializer_list<int>类型的对象,函数的功能是计算列表中所有元素的和。
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?
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?
应该使用常量引用类型。initializer_list
对象中的元素永远都是常量,我们无法修改initializer_list
对象中元素的值。
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。
错误信息(Visual Studio 2022 Developer Command Prompt v17.9.5):
“str_subrange”: 函数必须返回值 (cpp(C2561))
clang编译器应该还能提示,参见:
Control may reach end of non-void function. // error #2
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?
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。
1 | int &get(int *array, int index) { return array[index]; } |
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。
练习6.34
如果factorial 函数的停止条件如下所示,将发生什么情况?
1 | if (val != 0) |
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。
通常而言,负数没有阶乘,但这里函数定义是int,可以输入负数。这里是问题所在。
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--?
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。
1 | 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?
1 | typedef string str_arr[10]; |
我觉得尾置返回类型最好。
练习6.38
修改arrPtr函数,使其返回数组的引用。
1 | decltype(odd)& arrPtr(int i) |
练习6.39
说明在下面的每组声明中第二条声明语句是何含义。如果有非法的声明,请指出来。
1 | (a) int calc(int, int); |
- (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?
1 | (a) int ff(int a, int b = 0, int c = 0); |
- (a) 正确。
- (b) 错误。因为一旦某个形参被赋予了默认值,那么它后面的所有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?
1 | char *init(int ht, int wd = 80, char bckgrnd = ' '); |
- (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,但与代码设计初衷不符。实参字符
*
被编译器隐式转换成int
传入给第二个参数。而初衷是要传给第三个参数。
练习6.42
给make_plural函数(参见6.3.2节,第201页)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。
这里原书应该是写错了(英文原版写的也是second),正确应该为「给第三个形参赋予默认实参's'」。
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?
1 | (a) inline bool eq(const BigInt&, const BigInt&) {...} |
全部都放在头文件。(a) 是内联函数,(b) 是声明。
练习6.44
将6.2.2节(第189页)的isShorter函数改写成内联函数。
1 | inline bool isShorter(const string &s1, const string &s2) |
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。
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。
例如,练习6.38的arrPtr函数和练习6.42的make_plural函数应该定义为内联函数。其他函数若规模不小,且只有一次调用的话,即使定义为内联函数,编译器也很可能会选择忽略,并不会展开内联(内联说明只是向编译器发出的一个请求,实际是否展开内联要取决于编译器)。
练习6.46
能把isShorter函数定义成constexpr函数吗?如果能,将它改写成constexpr函数;如果不能,说明原因。
不能。constexpr
函数的返回值类型及所有形参都需要为字面值类型。std::string::size()
不是常量函数,s1.size() < s2.size()
也不是常量表达式,它的运行结果虽然可以强制转换成常量类型,但由于常量≠常量表达式
,即const≠constexpr
,因为constexpr
关键字不能进行强制类型转换,一个常量可能在运行时才能确定值,而常量表达式要求在编译阶段就确定值。
练习6.47
改写6.3.2节(第205页)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。
练习6.48
说明下面这个循环的含义,它对assert的使用合理吗?
1 | string s; |
不合理。从这个程序的意图来看,应该用
1 | assert(s == sought); |
练习6.49
什么是候选函数?什么是可行函数?
- 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?
1 | (a) f(2.56, 42) |
- (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);
和void f(double, double = 3.14);
是可行函数。void f(int);
是最佳匹配。 - (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。
练习6.52
已知有如下声明:
1 | void manip(int ,int); |
请指出下列调用中每个类型转换的等级(参见6.6.1节,第219页)。
1 | (a) manip('a', 'z'); |
- (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)。
1 | (a) int calc(int&, int&); |
(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。
1 | int func(int a, int b); |
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。
1 | int add(int a, int b) { return a + b; } |
练习6.56
调用上述vector对象中的每个元素并输出其结果。