函数声明引入函数名及其类型。函数定义将函数名/类型与函数体关联。
函数声明
函数声明可出现于任何作用域。在类作用域中的函数声明引入成员函数(除非使用 friend
说明符),细节见成员函数和友元函数。
被声明的函数类型由返回类型(return type)(由声明语法的 声明说明符序列 提供)和函数声明符(声明符)组成。
noptr-声明符 ( 形参列表 ) cv(可选) ref(可选) 异常说明(可选) attr(可选) | (1) | |
noptr-声明符 ( 形参列表 ) cv(可选) ref(可选) 异常说明(可选) attr(可选) -> 尾随返回类型 | (2) | (C++11 起) |
(声明符 语法的其他形式见声明)
1) 常规函数声明语法
2) 尾随返回类型声明:尾随返回类型仅在最外层函数声明符中允许使用。此情况下的 声明说明符序列 必须包含关键词 auto
noptr-声明符 | - | 任何合法的 声明符,但若它以 、& 或 && 开始,则它必须为括号所环绕。 |
形参列表 | - | 可以为空,函数形参的逗号分隔列表(细节见下文) |
attr(C++11) | - | 可选的属性列表。这些属性应用于函数类型,而非函数自身。出现于声明符中标识符之后的属性与出现于声明开端的属性合并,若它们存在。 |
cv | - | const/volatile 限定,只允许在非静态成员函数中使用 |
ref(C++11) | - | 引用限定,只允许在非静态成员函数中使用 |
异常说明 | - | 动态异常说明(C++17 前)或 noexcept 说明(C++11)之一。注意,异常说明不是函数类型的一部分 (C++17 前) |
尾随返回类型(C++11) | - | 尾随返回类型,当返回类型取决于实参名时,例如 template <class T, class U> auto add(T t, U u) -> decltype(t + u);,或当返回类型复杂时,例如在 auto fpif(int)->int()(int) 中,尾随返回类型很有用 |
如在声明中所提及的,声明符可以后随 requires 子句,它声明该函数所关联的制约,而重载决议所要选择的函数必须满足该制约。(例如 void f1(int a) requires true;)注意,关联的制约是函数签名的一部分,但不是函数类型的一部分。 | (C++20 起) |
只要 声明说明符序列 允许,函数声明符就可与其他声明符混合:
- // 声明一个 int、一个 int*、一个函数,及一个函数指针
- int a = 1, *p = NULL, f(), (*pf)(double);
- // 声明说明符序列 是 int
- // 声明符 f() 声明(但不定义)
- // 一个不接受实参并返回 int 的函数
- struct S
- {
- virtual int f(char) const, g(int) &&; // 声明两个非静态成员函数
- virtual int f(char), x; // 编译时错误:virtual(在 声明说明符序列 中)
- // 仅在非静态成员函数的声明中允许
- };
以 volatile 限定的对象类型为形参类型或返回类型是被弃用的。 | (C++20 起) |
函数的返回类型不能是函数类型或数组类型(但可以是到它们的指针或引用)。
与任何声明相同,出现于声明之前的属性和声明符中直接跟在标识符之后的属性,都应用于所声明或定义的实体(在此例中,应用到函数)
然而,(语法上)出现于声明符之后的属性,应用到函数类型,而非函数自身
| (C++11 起) |
与任何声明相同,ret func(params)
所声明的函数 func
的类型为 ret(params)
(但适用下文所述的形参类型重编):参见 类型的命名。
### 返回类型推导 若函数声明的 声明说明符序列 包含关键词 auto ,则尾随返回类型可以省略,而编译器将从 return 语句中所用的表达式的类型推导出它。若返回类型使用的不是 decltype(auto) ,则推导遵循模板实参推导的规则进行。
若返回类型是 decltype(auto) ,则返回类型为将 return 语句中所用的表达式包裹于 decltype 中时所得到的类型。
(注意:“ const decltype(auto)& ”是错误的,decltype(auto) 必须独自使用)若有多条返回语句,则它们必须推导出相同类型
若无 return 语句或若 return 语句的实参是 void 表达式,则所声明的返回类型,必须要么是 decltype(auto),此情况中推导返回类型是 void,要么是(可有 cv 限定的)auto,此情况中推导的返回类型则是(同一 cv 限定的)void。
一旦在函数中见到一条 return 语句,则从该语句推导的返回类型就可用于函数的剩余部分,包括其他 return 语句。
若 return 语句使用花括号初始化器列表(brace-init-list),则不允许推导:
虚函数不能使用返回类型推导。
若函数使用返回类型推导,则它不能用其推导的类型或其他种类的返回类型推导再声明,即使推导出相同类型也是如此
除了用户定义转换函数以外的函数模板可以使用返回类型推导。即使 return 语句中的表达式并非待决的,推导也在实例化时发生。这种实例化并不处于 SFINAE 的目的的立即语境中。
使用返回类型推导的函数模板特化必须使用同一返回类型占位符
显式实例化声明自身并不实例化使用返回类型推导的函数模板
| (C++14 起) |
形参列表
形参列表决定调用函数时所能指定的实参。它是形参声明的逗号分隔列表,其中每一项拥有下列语法
attr(可选) 声明说明符序列 声明符 | (1) | |
attr(可选) 声明说明符序列 声明符 = 初始化器 | (2) | |
attr(可选) 声明说明符序列 抽象声明符(可选) | (3) | |
attr(可选) 声明说明符序列 抽象声明符(可选) = 初始化器 | (4) | |
void | (5) | |
1) 声明具名(形式)参数。声明说明符序列 和 声明符 的含义见声明。
- int f(int a, int *p, int (*(*x)(double))[3]);
2) 声明带有默认值的具名(形式)参数。
- int f(int a = 7, int *p = nullptr, int (*(*x)(double))[3] = nullptr);
3) 声明一个无名形参
- int f(int, int *, int (*(*)(double))[3]);
4) 声明具有默认值的无名形参
- int f(int = 7, int * = nullptr, int (*(*)(double))[3] = nullptr);
5) 指示函数不接受形参,它是空参数列表的确切同意词:int f(void); 和 int f(); 声明同一函数。注意类型 void
(可以有 cv 限定)不能在其他情况下用于参数列表:int f(void, int); 和 int f(const void); 是错误的(但可以使用其衍生类型,如 void*
)。在模板中,只能使用非待决的 void(当以 T = void
实例化时,采用单个 T
类型的形参的函数不会成为无形参函数) (C++11 起)
省略号 …
可出现于形参列表末尾;这声明一个变参函数(variadic function):
- int printf(const char* fmt ...);
为了与 C89 兼容,当形参列表含有至少一个形参时,省略号前可出现可选的逗号:
- int printf(const char* fmt, ...); // OK,同上
尽管 声明说明符序列 蕴含了可以存在类型说明符之外的说明符,但其他受允许的说明符仅有 register 和 auto (C++11 前),且它无任何效果。 | (C++17 前) |
若任何函数形参使用了占位符(placeholder)( auto 或 概念(concept)类型),则函数声明转变为简写函数模板声明:
| (C++20 起) |
声明于函数声明之中的形参名通常只用作以自身为文档的目的。它们在函数定义中被使用(但仍是可选的)。
形参列表中的每个函数形参的类型,根据下列规则确定:
1) 首先,以如同在任何声明中的方式,组合声明说明符序列和声明符以确定其类型。
2) 若类型是“T 的数组”或“T 的未知边界数组”,则它被替换成类型“T 的指针”
3) 若类型是函数类型 F,则它被替换成类型“F 的指针”
4) 从形参类型中丢弃顶层 cv 限定符(此调整只影响函数类型,但不改动形参的性质:int f(const int p, decltype(p)); 和 int f(int, const int); 声明同一函数)
因为这些规则,下列函数声明确切地声明同一函数:
- int f(char s[3]);
- int f(char[]);
- int f(char* s);
- int f(char* const);
- int f(char* volatile s);
下列声明也确切地声明同一函数:
- int f(int());
- int f(int (*g)());
形参类型不能是含有到未知边界数组的引用或指针的类型,含有这种类型的多级指针/数组,或含有指向以这些类型为形参的函数指针 | (C++14 前) |
指示可变实参的省略号前不能有逗号,即使它跟随指示形参包展开的省略号也是如此,故下列函数模板是确切相同的:
使用这种声明的例子之一是 std::is_function 的实现。 | (C++11 起) |
函数定义
非成员函数的定义只能出现在命名空间作用域中(不存在嵌套函数)。成员函数的定义亦可出现在类定义的体内。它们拥有下列语法:
attr(可选) 声明说明符序列(可选) 声明符 虚声明符序列(可选) 函数体 | ||
其中 函数体 是下列之一
构造函数初始化器(可选) 复合语句 | (1) | |
函数-try-块 | (2) | |
= delete ; | (3) | (C++11 起) |
= default ; | (4) | (C++11 起) |
1) 常规函数体
2) 函数 try 块(这是包装在 try/catch 块内的常规函数体)
3) 显式弃置的函数定义
4) 显式预置的函数定义,仅对特殊成员函数与比较运算符函数 (C++20 起)允许
attr(C++11) | - | 可选的属性列表。这些属性与出现在 声明符 中标识符之后的属性结合(见本页顶部),若它们存在。 |
声明说明符序列 | - | 带有说明符的返回类型,与声明文法相同 |
声明符 | - | 函数声明符,与上述函数声明文法相同。和函数声明一样,它可后随 requires-子句 (C++20 起) |
虚说明符序列(C++11) | - | override、final,或它们任意顺序的组合(仅对成员函数允许) |
构造函数初始化器 | - | 成员初始化器列表,仅在构造函数中允许 |
复合语句 | - | 花括号环绕的语句序列,它们构成函数体 |
- int max(int a, int b, int c)
- {
- int m = (a > b)? a : b;
- return (m > c)? m : c;
- }
- // 声明说明符序列 是“int”
- // 声明符是“max(int a, int b, int c)”
- // 函数体是 { ... }
函数体是一条复合语句(为一对花括号所环绕的零或多条语句),它们在函数调用时被执行。
函数的各个形参类型和返回类型不能是不完整的类类型,除了被弃置的函数 (C++11 起)。完整性检查在函数体的语境中进行,这允许成员函数返回在其中定义它们的类(或其外围类),尽管在定义点它是不完整的(它在函数体内完整)。
在函数定义的 声明符 中声明的形参,在函数体内处于作用域中。若某个形参未在函数体中使用,则它不需要具名(使用抽象声明符足矣)
- void print(int a, int) // 未使用第二个形参
- {
- std::printf("a = %d\n",a);
- }
尽管形参上的顶层 cv 限定符在函数声明中被忽略,它们亦会修饰形参的类型,这在函数体中可见:
- void f(const int n) // 声明 void(int) 类型的函数
- {
- // 但在体内,n 的类型是 const int
- }
### 弃置函数 如果取代函数体而使用特殊语法 = delete ; ,则该函数被定义为弃置的(deleted)。任何弃置函数的使用都是非良构的(程序无法编译)。这包含调用,包括显式(以函数调用运算符)及隐式(对弃置的重载运算符、特殊成员函数、分配函数等的调用),构成指向弃置函数的指针或成员指针,甚或是在不求值表达式中使用弃置函数。但是,允许隐式 ODR 式使用 刚好被弃置的非纯虚成员函数。若函数被重载,则首先进行重载决议,且仅当选择了弃置函数时程序才非良构。
函数的弃置定义必须是翻译单元中的首条声明:已经声明过的函数不能声明为弃置的:
### func 在函数体内,如同以如下方式定义了函数局部的预定义变量 func
此变量具有块作用域及静态存储期:
| (C++11 起) |
注解
在使用直接初始化语法的变量声明和函数声明之间有歧义的情况下,编译器选择函数声明;见直接初始化
示例
本节未完成原因:移动/清理 |
运行此代码
- #include <iostream>
- #include <string>
- // 命名空间(文件)作用域中的声明
- // (定义在后面提供)
- int f1();
- // 拥有默认实参的简单函数,不返回内容
- void f0(const std::string& arg = "world")
- {
- std::cout << "Hello, " << arg << '\n';
- }
- // 返回指向 f0 的指针的函数
- auto fp11() -> void(*)(const std::string&)
- {
- return f0;
- }
- // 返回指向 f0 的指针的函数,C++11 前的风格
- void (*fp03())(const std::string&)
- {
- return f0;
- }
- int main()
- {
- f0();
- fp11()("test");
- fp03()("again");
- int f2(std::string); // 块作用域中的声明
- std::cout << f2("bad12") << '\n';
- }
- // 简单的非成员函数,返回 int
- int f1()
- {
- return 42;
- }
- // 拥有异常说明和函数 try 块的函数
- int f2(std::string str) noexcept try
- {
- return std::stoi(str);
- }
- catch(const std::exception& e)
- {
- std::cerr << "stoi() failed!\n";
- return 0;
- }
输出:
- Hello, world
- Hello, test
- Hello, again
- stoi() failed!
- 0
缺陷报告
下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。
DR | 应用于 | 出版时的行为 | 正确行为 |
---|---|---|---|
CWG 1394 | C++11 | 弃置函数不能返回不完整类型 | 允许不完整的返回类型 |
CWG 577 | C++11 | 待决类型 void 可用于声明无形参函数 | 仅允许非待决的 void |
CWG 393 | C++14 | 含有到未知边界数组的指针/引用的类型不能作为形参 | 允许这些类型 |