找工作笔试面试那些事儿(2)---函数那些事

作者：寒小阳
时间：2013年8月。
出处：http://blog.csdn.net/han_xiaoyang/article/details/10539723。
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六、函数那些事

函数是C++/C程序的基本功能单元，当然是笔试面试重点考察内容。函数接口的两个要素是参数和返回值。C语言中，函数的参数和返回值的传递方式有两种：值传递（passbyvalue）和指针传递（passbypointer）。C++语言中多了引用传递（passbyreference）。函数的设计必须兼顾功能正确和细节合理。这里对函数的接口设计和内部实现提供了一些参考的规则，同时后面对指针传递和引用传递的差别进行了讨论。

6.1关于函数参数

函数在设计时其参数的设计有以下一些参考规则：

1）参数的书写要完整，不要贪图省事只写参数的类型而省略参数名字。如果函数没有参数，则用void填充。

例如：

voidSetValue(intwidth,intheight);//良好的风格

voidSetValue(int,int);//不良的风格

floatGetValue(void);//良好的风格

floatGetValue();//不良的风格

2）参数命名要恰当，顺序要合理。

例如

voidStringCopy(char*str1,char*str2);

就很难搞清楚究竟是把str1拷贝到str2中，还是刚好倒过来。

但是写成：

voidStringCopy(char*strDestination，char*strSource);

就明了多了。

3）如果参数是指针，且仅作输入用，则应在类型前加const，以防止该指针在函数体内被意外修改。

例如：

voidStringCopy(char*strDestination，constchar*strSource);

4）如果输入参数以值传递的方式传递对象，则宜改用“const&”方式来传递，这样可以省去临时对象的构造和析构过程，从而提高效率。

5）避免函数有太多的参数，参数个数尽量控制在5个以内。如果参数太多，在使用时容易将参数类型或顺序搞错。

6）尽量不要使用类型和数目不确定的参数。

所以建议大家不要使用C中intprintf(constchat*format[,argument]…)形式的定义。

6.2关于函数返回值

1）不要省略返回值的类型。如果函数没有返回值，那么应声明为void类型。

2）函数名字与返回值类型在语义上不可冲突。

例如C中getchar原型是intgetchar(void)，返回值是int类型而不是char类型，但经常有人写出如下代码：

charc;

c=getchar();

if(c==EOF)

…

3）不要将正常值和错误标志混在一起返回。正常值用输出参数获得，而错误标志用return语句返回。

我们在实际工作中，为了避免出现误解，我们应该将正常值和错误标志分开。即：正常值用输出参数获得，而错误标志用return语句返回。例如上例中的getchar就是很好的例子。

4）有时候函数原本不需要返回值，但为了增加灵活性如支持链式表达，可以附加返回值。

例如字符串拷贝函数strcpy的原型：

char*strcpy(char*strDest，constchar*strSrc);

strcpy函数将strSrc拷贝至输出参数strDest中，同时函数的返回值又是strDest。这样做并非多此一举，可以获得如下灵活性：

charstr[20];

intlength=strlen(strcpy(str,“HelloWorld”));

5）如果函数的返回值是一个对象，有些场合用“引用传递”替换“值传递”可以提高效率。而有些场合只能用“值传递”而不能用“引用传递”，否则会出错。这是一个笔试面试会遇到的知识点。具体举例说来如下：

class String 
{ … 
 // 赋值函数 
 	 String & operate=(const String &other);   
//  相加函数，如果没有friend修饰则只许有一个右侧参数 
friend  String   operate+( const String &s1, const String &s2);  
private: 
  	char *m_data;  
} 

String的赋值函数operate=的实现如下：

String & String::operate=(const String &other) 
{ 
  if (this == &other) 
  return  *this; 
  delete m_data; 
      m_data = new char[strlen(other.data)+1]; 
  strcpy(m_data, other.data); 
  return *this;  //  返回的是 *this的引用，无需拷贝过程 
}

对于赋值函数，应当用“引用传递”的方式返回String对象。如果用“值传递”的方式，虽然功能仍然正确，但由于return语句要把*this拷贝到保存返回值的外部存储单元之中，增加了不必要的开销，降低了赋值函数的效率。例如：

 String a,b,c; 
  … 
  a = b;    //  如果用“值传递”，将产生一次 *this  拷贝 
  a = b = c;  //  如果用“值传递”，将产生两次 *this  拷贝 

String的相加函数operate+的实现如下：

String  operate+(const String &s1, const String &s2)   
{ 
  String temp; 
  delete temp.data;  // temp.data 是仅含‘\0 ’的字符串 
  temp.data = new char[strlen(s1.data) + strlen(s2.data) +1]; 
  strcpy(temp.data,  s1.data); 
  strcat(temp.data,  s2.data); 
  return  temp; 
 } 

对于相加函数，应当用“值传递”的方式返回String对象。如果改用“引用传递”，那么函数返回值是一个指向局部对象temp的“引用”。由于temp在函数结束时被自动销毁，将导致返回的“引用”无效。例如：

c=a+b;

此时a+b并不返回期望值，c什么也得不到，流下了隐患。

6.3关于函数内部实现

事实上，因为函数的功能不同，其内部实现一定是不同的，也无法指定一个统一的标准。这里所谓的内部实现的原则，主要是指的我们可以在函数体的“入口处”和“出口处”严格规范，提高函数的质量。

1）在函数体的“入口处”，对参数的有效性进行检查。我们应该充分理解并正确使用“断言”（assert）来防止非法输入参数。关于断言，后面会单独拿出一小节来说。

2）在函数体的“出口处”，对return语句的正确性和效率进行检查。

出口处的return语句很容易导致函数出错或者效率低下。有以下几个注意点：

1.return语句不可返回指向“栈内存”的“指针”或者“引用”，因为该内存在函数体结束时被自动销毁。例：

char * Func(void) 
 { 
    char str[] =  “ hello world ” ; //  str 的内存位于栈上 
  … 
  return  str;  // 将导致错误 
 }

2.要搞清楚返回的究竟是“值”、“指针”还是“引用”。

3.如果函数返回值是一个对象，要考虑return语句的效率。例如：

returnString(s1+s2);

这是临时对象的语法，表示“创建一个临时对象并返回它”。不要以为它与“先创 建一个局部对象temp并返回它的结果”是等价的，如

Stringtemp(s1+s2);

returntemp;

实质不然，上述代码将发生三件事。首先，temp对象被创建，同时完成初始化； 然后拷贝构造函数把temp拷贝到保存返回值的外部存储单元中；最后，temp在 函数结束时被销毁（调用析构函数）。然而“创建一个临时对象并返回它”的过程 是不同的，编译器直接把临时对象创建并初始化在外部存储单元中，省去了拷贝和 析构的化费，提高了效率。

类似地，我们不要将

returnint(x+y);//创建一个临时变量并返回它

写成

inttemp=x+y;

returntemp;

由于内部数据类型如int,float,double的变量不存在构造函数与析构函数，虽然该 “临时变量的语法”不会提高多少效率，但是程序更加简洁易读。

6.4其他关于函数的建议

1）函数的功能要单一，不要设计多用途的函数。

2）尽量避免函数带有“记忆”功能。相同的输入应当产生相同的输出。再通俗一点说，尽量少使用static变量。

3）仅要检查输入参数的有效性，还要检查通过其它途径进入函数体内的变量的有效性，例如全局变量、文件句柄等。

4）用于出错处理的返回值一定要清楚，让使用者不容易忽视或误解错误情况。

6.5关于断言

前面提到了在函数的入口处，要使用断言判断输入参数的合法性，那这里专门拿出一节来谈谈断言。断言assert是仅在Debug版本起作用的宏，它用于检查“不应该”发生的情况。在运行过程中，如果assert的参数为假，那么程序就会中止（一般地还会出现提示对话，说明在什么地方引发了assert）。

assert不是一个仓促拼凑起来的宏。为了不在程序的Debug版本和Release版本引起差别，assert不应该产生任何副作用。所以assert不是函数，而是宏。程序员可以把assert看成一个在任何系统状态下都可以安全使用的无害测试手段。如果程序在assert处终止了，并不是说含有该assert的函数有错误，而是调用者出了差错，assert可以帮助我们找到发生错误的原因。

关于断言，也有以下一些建议：

1）使用断言捕捉不应该发生的非法情况。不要混淆非法情况与错误情况之间的区别，后者是必然存在的并且是一定要作出处理的。

2）在函数的入口处，使用断言检查参数的有效性（合法性）。

3）在编写函数时，要进行反复的考查，并且自问：“我打算做哪些假定？”一旦确定了的假定，就要使用断言对假定进行检查。

4）一般教科书都鼓励程序员们进行防错设计，但要记住这种编程风格可能会隐瞒错误。当进行防错设计时，如果“不可能发生”的事情的确发生了，则要使用断言进行报警。

6.5关于引用和指针

这个绝对是笔试面试爱考察的重点之一。尤其是应聘C++的职位，多少会被问到这个问题。引用是C++中的概念，初学者容易把引用和指针混淆一起。例如定义n为m的一个引用（reference）。

intm;

int&n=m;

n相当于m的别名（绰号），对n的任何操作就是对m的操作。所以n既不是m的拷贝，也不是指向m的指针，其实n就是m它自己。

关于引用有一些非常重要的规则，如下：

1）引用被创建的同时必须被初始化（指针则可以在任何时候被初始化）。

2）不能有NULL引用，引用必须与合法的存储单元关联（指针则可以是NULL）。

3）一旦引用被初始化，就不能改变引用的关系（指针则可以随时改变所指的对象）。

C++语言中，函数的参数和返回值的传递方式有三种：值传递、指针传递和引用传递。这里再提一下这三种方式吧。

下面是“值传递”的一个例子，由于Func1函数体内的x是外部变量n的一份拷贝，改变x的值不会影响n,所以n的值仍然是0。

void Func1(int x) 
{ 
  x = x + 10; 
} 
…
int n = 0; 
Func1(n); 
cout <<  “n = ” << n << endl; // n = 0

以下是“指针传递”的一个例子。由于Func2函数体内的x是指向外部变量n的指针，改变该指针的内容将导致n的值改变，所以n的值成为10。

void Func2(int *x) 
{ 
  (* x) = (* x) + 10; 
} 
… 
int n = 0; 
Func2(&n); 
cout <<  “n = ” << n << endl;   // n = 10 

以下是“引用传递”的示例程序。由于Func3函数体内的x是外部变量n的引用，x和n是同一个东西，改变x等于改变n，所以n的值成为10。

  void Func3(int &x) 
{ 
  x = x + 10; 
} 
… 
int n = 0; 
Func3(n); 
cout <<  “n = ” << n << endl;   // n = 10

在上述例子中，你可能会产生一种感觉，“引用”可以做的任何事情“指针”也都能够做，为什么还要“引用”这东西？

答案是“用适当的工具做恰如其分的工作”。

指针能够毫无约束地操作内存中的如何东西，尽管指针功能强大，但是非常危险。就象一把刀，它可以用来砍树、裁纸、修指甲、理发等等，谁敢这样用？如果的确只需要借用一下某个对象的“别名”，那么就用“引用”，而不要用“指针”，以免发生意外。比如说，人需要一份证明，本来在文件上盖上公章的印子就行了，如果把取公章的钥匙交给他，那么他就获得了不该有的权利。