特殊用途语言特性——默认参数、内联函数和constexptr函数

1 默认实参

某些函数有这样一些参数，在函数的很多次调用中它们都被赋予一个相同的值，此时，我们把这个反复出现的值称为函数的默认实参。调用含有默认实参的函数时，可以包含该实参，也可以省略该实参。

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。

使用默认实参调用函数

如果我们想使用默认实参，只要在调用函数的时候省略该实参就可以了。

函数调用调用时实参按其位置解析，默认实参负责填补函数调用缺少的尾部实参（靠右侧位置）。

当设计含有默认实参的函数时，其中一项任务是合理设置形参的顺序，尽量让不怎么使用默认值的形参出现在前面，而让那些经常使用默认值形参出现在后面。

默认实参声明

对于函数的声明来说，通常的习惯是将其放在头文件中，并且一个函数只声明一次，但是多次声明同一函数也是合法的。不过有一点需要注意，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实参，而且该形参右侧的所有形参必须都有默认值。假定给定

//表示高度和宽度的形参没有默认值

string screen(sz,sz,char=' ');

我们不能修改一个已经存在的默认值：

string screen(sz,sz,char='*');  //错误： 重复声明

但是可以按照如下形式添加默认实参：

string screen(sz=24,sz=80,char);  //正确：添加默认实参

通常，应该在函数声明中指定默认实参，并将该声明放在合适的头文件中。

默认实参初始值

局部变量不能作为默认实参。除此之外，只有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：

//wd、def和ht的声明必须出现在函数之外

sz wd=80;

char  def=' ';

sz ht();

string screen(sz=ht(),sz=wd,char=def);

string window=screen();  //调用screen(ht(),80,' ');

用作默认实参的名字在函数声明所在的作用域内解析，而这些名字的求值过程发生在函数调用时：

void f2()

{

　　def='*';   //改变默认实参的值

　　sz wd=100;  //隐藏了外层定义的wd，但是没有改变默认值

　　window=screen();  调用screen(ht(),80,'*');

}

我们在函数f2内部改变了def的值，所有对screen的调用将会传递这个更新过的值。另一方面，虽然我们的函数还声明了一个局部变量用于隐藏外层的wd，但是该局部变量与传递给screen的默认实参没有任何关系。

2 内联函数和constexpr函数

内联函数可避免函数调用的开销

将函数指定为内联函数，通常就是将它的每个调用点上“内联地”展开。假设我们把shorterString函数定义成内联函数，则如下调用

cout<<shorterString(s1,s2)<<endl;

将在编译过程中展开成类似于下面的形式

cout<<(s1.size()<s2.size()?s1:s2)<<endl;

从而消除shorterString函数的运行时开销。

在shorterString函数的返回类型前面加上关键字inline，这样就可以将它声明成内联函数了:

//内联版本：寻找两个string对象中较短的那个

inline const string &shorterString(const string &s1,const string &s2)

{

　　return s1.size()<=s2.size()?s1:s2;

}

3 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：

constexpr int new_sz() {return 42;}

constexpr int foo=new_sz();  //正确：foo是一个常量表达式

我们把new_sz定义成无参数的constexpr函数。因为编译器能在程序编译时验证new_sz函数的返回的是常量表达式，所有可以用new_sz函数初始化constexpr类型的变量foo。

执行该初始化任务时，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函数被隐式的定义为内联函数。

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。例如，constexpr函数中可以有空语句、类型别名以及using声明。

我们允许constexpr函数的返回值并非一个常量：

//如果arg是常量表达式，则scale(arg)也是常量表达式

constexpr size_t scale(size_t cnt) {return new_sz()*cnt;}

当scale的实参是常量表达式时，它的返回值也是常量表达式：反之则不然：

int arr[scale(2)];  //正确：scale(2)是常量表达式

int i=2;  //i不是常量表达式

int a2[scale(i)];   //错误：scale(i)不是常量表达式

如上例所示，当我们给scale函数传入一个形如字面值2的常量表达式时，它的返回类型也是常量表达式。此时，编译器用相应的结果值替换对scale函数的调用。

如果我们用一个非常量表达式调用scale函数，比如int类型的对象i，则返回值是一个非常量表达式。当把scale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。

constexpr函数不一定返回常量表达式

把内联函数和constexpr函数放在头文件内

和其他函数不一样，内联函数和constexpr函数可以再程序中多次定义。毕竟，编译器要想展开函数仅有函数声明是不够的，还需要函数的定义。不过，对于某个给定的内联函数或者constexpr函数来说，它的多个定义必须定义一致。基于这个原因，内联函数和constexpr函数通常定义在头文件中。

函数问题

一）inline： 内联函数，就是相当于把被调用的函数硬嵌入调用它的函数中去，不用保存栈，所以速度快。

1. 要使inline起作用，必须是inline函数定义（不但是声明）在其调用函数范围内

2. 不同头文件包含相同inline函数，不是重定义，但是两个或多个inline函数必须一模一样。

二）constexpr：如果参数是常量，就可以了在编译时计算的函数。

定义一个constexpr函数是为了可以使得函数用于常量表达式中，例如：

constexpr int fac(int n)
{
return (n>) ? n∗fac(n−) : ;
}
constexpr int f9 = fac(); // must be evaluated at compile time

void f(int n)
{
int f5 = fac(); // may be evaluated at compile time
int fn = fac(n); // evaluated at run time (n is a var iable)
constexpr int f6 = fac(); // must be evaluated at compile time
constexpr int fnn = fac(n); // error : can’t guarantee compile-time evaluation (n is a var iable)
char a[fac()]; // OK: array bounds must be constants and fac() is constexpr
char a2[fac(n)]; // error : array bounds must be constants and n is a var iable
// ...
}

constexpr函数有很多限制，constexpr机制也只是用于相对简单的功能的，如下：

int glob;
constexpr void bad1(int a) // error : constexpr function cannot be void
{
glob = a; // error : side effect in constexpr function
}
constexpr int bad2(int a)
{
if (a>=) return a; else return −a; // error : if-statement in constexpr function
}
constexpr int bad3(int a)
{
sum = ; // error : local var iable in constexpr function
for (int i=; i<a; +=i) sum +=fac(i); // error : loop in constexpr function
return sum;
}

也如内联函数一样，在不同.h文件中，定义必须相同。可以认为constexpr函数是一个受限制的内联函数。

Constexpr函数不能写操作非局部函数。但是可以读操作非局部函数，可以使用作引用参数，但是也不能作写操作。如：

constexpr int ftbl[] { , , , , ,  };
constexpr int fib(int n)
{
return (n<sizeof(ftbl)/siz eof(∗ftbl)) ? ftbl[n] : fib(n);
}

有条件选择句调用constexpr函数是：没有被选择的分支函数计算是在run-time时发生的。

函数返回值问题：
string to_string(int a); //前置返回值 prefix return type
auto to_string(int a) −> string; //后置返回值suffix return type

两者是一样效果的。

后者主要使用在模板中，如下：
template<class T, class U>
auto product(const vector<T>& x, const vector<U>& y) −> decltype(x∗y);

注意不要返回临时变量指针或引用。