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?

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(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;

修正如下:

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// 应定义函数的返回值为string
(a) string f() {
string s;
// ...
return s;
}
// 无返回值时,应定义函数的返回值为void
(b) void f2(int i) { /* ... */ }
// 任意两个形参都不能同名
(c) int calc(int v1, int v2) { /* ... */ }
// 函数定义构成:返回类型、函数名字、0个或多个形参组成的列表(形参以逗号隔开,位于一对圆括号之内)、函数体(由语句块构成,位于一对花括号之内)。
(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。

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。

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#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。

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。

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// 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。

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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。

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

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

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

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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?

  • 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。

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

局限性:常量字符串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:

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

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)

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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。
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(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。

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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);
  • (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:

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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。

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

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

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// 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
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?

elemconst 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。

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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;
}

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?

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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。

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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?

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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。

练习6.38

修改arrPtr函数,使其返回数组的引用。

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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声明语句是何含义。如果有非法的声明,请指出来。

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

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

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

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

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。

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inline bool isShorter(const string &s1, const string &s2)
{
return s1.size() < s2.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。

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?

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

不合理。从这个程序的意图来看,应该用

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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?

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(a) f(2.56, 42)
(b) f(42)
(c) f(42, 0)
(d) f(2.56, 3.14)
  • (a) void f(int, int);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);void f(double, double = 3.14); 是可行函数。void f(int); 是最佳匹配。
  • (c) void f(int, int);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);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:

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void manip(int ,int);
double dobj;

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)。

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

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(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);

(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。

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int func(int a, int b);

using pFunc1 = decltype(func) *;
typedef decltype(func) *pFunc2;
using pFunc3 = int (*)(int a, int b);
using pFunc4 = int(int a, int b);
typedef int(*pFunc5)(int a, int b);
using pFunc6 = decltype(func);

std::vector<pFunc1> vec1;
std::vector<pFunc2> vec2;
std::vector<pFunc3> vec3;
std::vector<pFunc4*> vec4;
std::vector<pFunc5> vec5;
std::vector<pFunc6*> vec6;

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。

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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; }

vec1.push_back(add);
vec1.push_back(subtract);
vec1.push_back(multiply);
vec1.push_back(divide);

练习6.56

调用上述vector对象中的每个元素并输出其结果。