Effective C++ 2e Item24

条款24: 在函数重载和设定参数缺省值间慎重选择

会对函数重载和设定参数缺省值产生混淆的原因在于，它们都允许一个函数以多种方式被调用：

void f();                             // f被重载
void f(int x);

f();                                  // 调用f()
f(10);                                // 调用f(int)

void g(int x = 0);                    // g 有一个
                                      // 缺省参数值

g();                                  // 调用g(0)
g(10);                                // 调用g(10)

那么，什么时候该用哪种方法呢？

答案取决于另外两个问题。第一，确实有那么一个值可以作为缺省吗？第二，要用到多少种算法？一般来说，如果可以选择一个合适的缺省值并且只是用到一种算法，就使用缺省参数（参见条款38）。否则，就使用函数重载。

下面是一个最多可以计算五个int的最大值的函数。这个函数使用了――深呼一口气，看清楚啦――std::numeric_limits<int>::min()，作为缺省参数值。等会儿再进一步介绍这个值，这里先给出函数的代码：

int max(int a,
        int b = std::numeric_limits<int>::min(),
        int c = std::numeric_limits<int>::min(),
        int d = std::numeric_limits<int>::min(),
        int e = std::numeric_limits<int>::min())
{
  int temp = a > b ? a : b;
  temp = temp > c ? temp : c;
  temp = temp > d ? temp : d;
  return temp > e ? temp : e;
}

现在可以放松了。std::numeric_limits<int>::min()是C++标准库用一种特有的新方法所表示的一个在C里已经定义了的东西，即C在<limits.h>中定义的INT_MIN宏所表示的那个东西――处理你的C++原代码的编译器所产生的int的最小可能值。是的，它的句法背离了C所具有的简洁，但在那些冒号以及其它奇怪的句法背后，是有道理可循的。

假设想写一个函数模板，其参数为固定数字类型，模板产生的函数可以打印用“实例化类型”表示的最小值。这个模板可以这么写：

template<class T>
void printMinimumValue()
{
  cout << 表示为T类型的最小值;
}

如果只是借助<limits.h>和<float.h>来写这个函数会觉得很困难，因为不知道T是什么，所以不知道该打印INT_MIN还是DBL_MIN，或其它什么类型的值。

为避开这些困难，标准C++库（见条款49）在头文件<limits> 中定义了一个类模板numeric_limits，这个类模板本身也定义了一些静态成员函数。每个函数返回的是“实例化这个模板的类型”的信息。也就是说，numeric_limits<int>中的函数返回的信息是关于类型int的，numeric_limits<double> 中的函数返回的信息是关于类型double的。numeric_limits中有一个函数叫min，min返回可表示为“实例化类型”的最小值，所以numeric_limits<int>::min()返回的是代表整数类型的最小值。

有了numeric_limits（和标准库中其它东西一样，numeric_limits存在于名字空间std中；numeric_limits本身在头文件<limits>中），写printMinimumValue就可以象下面这样容易：

template<class T>
void printMinimumValue()
{
  cout << std::numeric_limits<T>::min();
}

采用基于numeric_limits的方法来表示“类型相关常量”看起来开销很大，其实不然。因为原代码的冗长的语句不会反映到生成的目标代码中。实际上，对numeric_limits的调用根本就不产生任何指令。想知道怎么回事，看看下面，这是numeric_limits<int>::min的一个很简单的实现：

#include <limits.h>

namespace std {

  inline int numeric_limits<int>::min() throw ()
  { return INT_MIN; }

}

因为此函数声明为inline，对它的调用会被函数体代替（见条款33）。它只是个INT_MIN，也就是说，它本身仅仅是个简单的“实现时定义的常量”的#define。所以即使本条款开头的那个max函数看起来好象对每个缺省参数进行了函数调用，其实只不过是用了另一种聪明的方法来表示一个类型相关常量而已（本例中常量值为INT_MIN）。象这样一些高效巧妙的应用在C++标准库里俯拾皆是，这可以参考条款49。

回到max 函数上来：最关键的一点是，不管函数的调用者提供几个参数，max计算时采用的是相同（效率很低）的算法。在函数内部任何地方都不用在意哪些参数是“真”的，哪些是缺省值；而且，所选用的缺省值不可能影响到所采用的算法计算的正确性。这就是使用缺省参数值的方案可行的原因。

对很多函数来说，会找不到合适的缺省值。例如，假设想写一个函数来计算最多可达5个int的平均值。这里就不能用缺省参数，因为函数的结果取决于传入的参数的个数：如果传入3个值，就要将总数除以3；如果传入5个值，就要将总数除以5。另外，假如用户没有提供某个参数时，没有一个“神奇的数字”可以作为缺省值，因为所有可能的int都可以是有效参数。这种情况下就别无选择：必须重载函数：

double avg(int a);
double avg(int a, int b);
double avg(int a, int b, int c);
double avg(int a, int b, int c, int d);
double avg(int a, int b, int c, int d, int e);

另一种必须使用重载函数的情况是：想完成一项特殊的任务，但算法取决于给定的输入值。这种情况对于构造函数很常见：“缺省”构造函数是凭空（没有输入）构造一个对象，而拷贝构造函数是根据一个已存在的对象构造一个对象：

// 一个表示自然数的类
class Natural {
public:
  Natural(int initValue);
  Natural(const Natural& rhs);

private:
  unsigned int value;

  void init(int initValue);
  void error(const string& msg);
};

inline
void Natural::init(int initValue) { value = initValue; }

Natural::Natural(int initValue)
{
  if (initValue > 0) init(initValue);
  else error("Illegal initial value");
}

inline Natural::Natural(const Natural& x)
{ init(x.value); }

输入为int的构造函数必须执行错误检查，而拷贝构造函数不需要，所以需要两个不同的函数来实现，这就是重载。还请注意，两个函数都必须对新对象赋一个初值。这会导致在两个构造函数里出现重复代码，所以要写一个“包含有两个构造函数公共代码”的私有成员函数init来解决这个问题。这个方法――在重载函数中调用一个“为重载函数完成某些功能”的公共的底层函数――很值得牢记，因为它经常有用（见条款12）。