c++函数参数和返回值

- 日理万妓 2024-03-16 10:44 24阅读 0赞

### 函数存储位置 ###

函数参数在编译期展开，目前各平台的编译期均有不同。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>名称</th> 
   <th>存储位置</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>函数名称和逻辑</td> 
   <td>代码段存储</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>函数参数和返回值</td> 
   <td>栈中或者寄存器（64位会有6个寄存器使用）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>new malloc 的变量</td> 
   <td>堆</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 函数参数入栈顺序 ###

[微软有几种编译期属性，用来定义函数参数的顺序和堆栈。][Link 1]

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>关键字</th> 
   <th>堆栈清理</th> 
   <th>参数传递</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>__cdecl</td> 
   <td>调用方</td> 
   <td>在堆栈上按相反顺序推送参数（从右到左）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__clrcall</td> 
   <td>不适用</td> 
   <td>按顺序将参数加载到 CLR 表达式堆栈上（从左到右）。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__stdcall</td> 
   <td>被调用方</td> 
   <td>在堆栈上按相反顺序推送参数（从右到左）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__fastcall</td> 
   <td>被调用方</td> 
   <td>存储在寄存器中，然后在堆栈上推送</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__thiscall</td> 
   <td>被调用方</td> 
   <td>在堆栈上推送；存储在 ECX 中的 this 指针</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__vectorcall</td> 
   <td>被调用方</td> 
   <td>存储在寄存器中，然后按相反顺序在堆栈上推送（从右到左）</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

所以**直接在函数参数上，调用表达式和函数来回去值的话，非常危险**

### 初始化列表 ###

class Init1
    {
    public:
    
        void Print()
        {
            std::cout << a << std::endl;
            std::cout << b << std::endl;
            std::cout << c << std::endl;
        }
    
        int c, a, b;
    };

A这个类，可以通过 A a\{1,2,3\}; 来初始化对象。  
看着很美好，但是有几个问题需要注意。  
参数是的入栈顺序是跟着类的属性的顺序一致， 当前是 c, a, b;

int i = 0;
    Init1 a = {i++, i++, i++};
    a.Print();

当我如此调用的时候，得到的返回值是 `1 2 0`  
i++的执行顺序是从左到右，跟函数调用顺序无关。 另外不能有 构造函数

class Init1
    	{
    	public:
    		Init1(int ia, int ib, int ic)
    		{
    			std::cout << "construct" << std::endl;
    			a = ia;
    			b = ib;
    			c = ic;
    		}
    		Init1(const Init1& other)
    		{
    			std::cout << "copy " << std::endl;
    			a = other.a;
    			b = other.b;
    			c = other.c;
    		}
    
    		void Print()
    		{
    			std::cout << a << std::endl;
    			std::cout << b << std::endl;
    			std::cout << c << std::endl;
    		}
    
    		int c, a, b;
    	};

当我添加了构造函数的时候。 用下面代码测试。会得到两种结果

void Test_InitilizeList()
    {
    	int i = 0;
    	//Init1 a = { i++, i++, i++ }; // 0 1 2 
    	Init1 a(i++, i++, i++); // 2 1 0 
    	a.Print();
    }

### 函数的返回值 ###

函数返回值的声明周期在函数体内。

#### 用参数引用来返回 ####

class Result
    {
    public:
    int result;
    };
    void GetResult(Result& result) ...

优点：

*  效率最高，因为返回值的对象在函数体外构造，可以一直套用, 可以一处构造，一直使用。
 *  安全，可以定义对象，并不用new或者malloc, 没有野指针困扰。  
    缺点：
 *  代码可读性低，不够优美
 *  无法返回nullptr. 一般在 Result 中定义一个; 用来表示一个空对象。
 *  容易赋值到一个临时对象中，当调用`GetResult({1})` 会赋值到一个 临时的 Result 对象中，拿不到返回值。正常来说也不会这样做。

#### 返回一个参数指针 ####

class Result
    {
    public:
    int result;
    };
    Result* GetResult() ...

优点：

*  简洁明了
 *  参数传递快速  
    缺点：
 *  指针如果在 函数内 static 需要考虑多线程。 如果是 new 出来的，多次调用效率不高
 *  指针无法重复使用，（可以用 std::share\_ptr 增加对象池来解决问题。但会引入新的复杂度。）
 *  需要考虑释放的问题

#### 返回一个对象 ####

class Result
    {
    public:
    int result;
    };
    Result GetResult() ...

优点：

*  没有内存泄露的风险
 *  简洁明了  
    缺点：
 *  但有个别编译期优化选项问题，会导致一次构造两次拷贝， 第一次是函数体内对象向返回值拷贝，第二次是 返回值拷贝给外面接收参数的。
 *  开启编译期优化选项，并且是 在 return Result 的时候构造返回对象，才能优化。

### 总结 ###

一般如果是 简单结构体，用 返回一个临时对象的方式解决。  
如果使用 返回一个参数指针，一般改成返回一个id，用一个manager来管理内存机制。或者 共享内存，内存池来解决内存泄露后续的问题  
用 参数引用来返回的话，一般会这么定义 `int GetResult(Result& result)` 函数返回值，用来返回状态码，真正的数据，放到 result 中。

## 函数的几种变体 ##

### inline 函数 ###

*  inline 函数是内联函数，是编译期优化的一种手段，一般是直接展开到调用者代码里，减少函数堆栈的开销。
 *  inline 标识只是建议，并不是一定开启内联。
 *  函数比较复杂或者递归有可能编译期不展开。
 *  dll 导出的时候，可以不用加导出标识，会直接导出到目标处。
 *  inline 在msvc的平台，只要实现头文件中，加不加内联是一样的. (警告顶级调到最高/Wall, 不加inline标识的函数会提示，未使用的内联函数将被删除。)
 *  inline 函数比全局函数更快，但是全局函数无法定义在头文件中（会报多重定义函数。）所以一般用class 包一层 static inline 函数，用来写工具类。

### 函数对象 ###

class A {
    public :
        int value;  
        int operator() (int val) {
            return value + val;
        }
    }

上述代码是一个函数对象，重载operator()得到一个函数对象。  
`int a = A{10}(1)` 会返回11, 显示构造了一个A\{value=10\}的对象,然后调用重载函数operator(), 返回 10 + 1 = 11  
上述代码因为是在头文件实现的，所以编译期会自动把operator()函数当成inline函数，执行效率很高。

### lambda 函数 ###

lambda 其实就是一个函数对象，会在编译期展开成一个函数对象体。

[Link 1]: https://learn.microsoft.com/zh-cn/cpp/cpp/argument-passing-and-naming-conventions?view=msvc-170