C++中的默认参数规则

C++的默认参数规则其实是一个非常容易掉坑的规则，尤其是当一个函数拥有多个声明的时候，每个声明的默认参数可以各不相同，在调用时又可能与每个声明都不同；这篇博客稍微列举一下C++中的默认参数规则。

前置

在开始之前，我们先来复习一下，函数可以有多个声明，定义是有函数体的声明。默认参数则是函数声明中使用特殊语法(decl-specifier-seq declarator = initializer)为某个参数提供的默认值。这种语法就像在参数列表中写参数对象的拷贝初始化一样。

void foo(int a, int b = 0);
void func(int a = 1, int b = 2, int c = 3);

默认参数语法存在的目的，是为用户在函数调用时，可以不提供尾随参数。

func();
func(1);
func(1,2);

非常容易理解，由于C++目前还没有像python那样指定参数的语法，因而需要提供默认值的参数必须放到参数列表的后面。实质上，这相当于编译器替用户向函数中传递参数。

那么，这里就有这么几个问题，什么地方可以有默认参数？哪些东西可以作为默认参数？当函数有多个声明时，默认参数如何工作？

什么地方可以有默认参数？

到我开始写这篇文章为止，C++允许普通的函数声明（包括类成员函数）、lambda表达式中使用默认参数，而不允许函数指针、函数引用以及typedef声明中出现默认参数。具体可见这里。所以，在需要管理各种包装计算函数的对象的场景中(algorithm factory)，由于大部分手法使用函数指针进行，保存默认参数需要使用额外的空间并在运行时完成。

这里可以稍微留个问题，std::function支持默认参数吗？如果不，为什么？

什么可以作为默认参数？

从文法上说，所有能做initializer的东西都能作为默认参数，但问题在于，有些东西出现在initializer中是不被允许的，这个范围还挺广。

局部变量不能在默认参数中
this指针不能在默认参数中
其他的参数不能在默认参数中
非静态成员不能在默认参数中
有捕获内容的lambda表达式不能在默认参数中

int main(int argc = 0,char** argc = {0});  // ok
int foo(int a1, int a2, int a3 = a1 + a2); // bad
int func(int a1, int a2, int a3 = 1 + 2); // ok
void helper()
{
    int n = 1;
    int func(int a1 = n);//bad
}
//C is a class with copy constructor
C::foo(C p = *this); // bad

class C
{
    static int s;
    int a;
    //void func(int n = a);//bad
    void func(int n = s);//OK
}

//after C++11
int globalV;
void defaultFuncs(int a1 = ([]()->int {return 0; })(), int a2 = 1, int a3 = 3 + 2);//ok
//void defaultFuncs(int a1 = ([]()->int {return globalV; })(), int a2 = 1, int a3 = 2);//bad

并且，由于默认参数实质上就是编译器替用户填参数，而函数调用时会发生argument到parameter的拷贝初始化，因而这个initializer必须要能够满足到相应parameter的拷贝初始化。

除此之外，其它的东西都可以做默认参数。

多个声明与默认参数

如果每个函数都只有一个声明兼定义，那么事情会简单很多，但是，在C++中，一个函数可以有多个声明，但只能有一个定义，这和名称查找规则共同协作，构成了C++的分离编译特性。随之而来的，默认参数在多个声明之间有很有趣的工作特性。

多个声明之间的默认参数组合

第一个特性，就是不同声明之间的默认参数是能组合的。

void multi(int a1, int a2, int a3)
{
	std::cout << a1 << a2 << a3 << '
';
}

void multi(int a1,int a2, int a3 = 3);

void multi(int a1, int a2 = 2, int a3);

void multi(int a1 = 1, int a2, int a3);

int main()
{
    multi();//ok ,call multi(1,2,3);
}

这是一个很隐蔽的特性，隐蔽到笔者的VS2017intelliScene会对它报错，然而编译还是能通过。事实上，标准中有这么一句规定:

所有的有默认参数的形参后面，所有的形参都必须在这个声明或者在先前的声明提供默认参数，或者是参数包。

在函数调用点，实际上的默认参数是函数所有可见声明的默认参数的联合。但是相应的，在这个可见集合中，不能有对于同一个形参重复的默认参数声明，即使是同一个值也不行。

int foo(int,int);
int foo(int a1, int a2 = 0);
int foo(int a1, int a2 = 0);//bad

内部作用域

简单而言，内部作用域中可以重新声明一个函数，并且可以忽视外部声明的默认参数。在这个内部作用域中的函数调用，其默认参数集合也是这个这个作用域中所有声明的默认参数联合。当然，这仅仅是可见声明这个概念，也就是名称查找的小游戏而已。

同理，如果你外部作用域与内部作用域均有默认参数定义，那么using会同时把默认参数导入进来。

其它的小规则

默认参数还有一些其它的小规则。

在类外定义的函数，可以将其默认参数与声明组合，但不能将成员函数变成构造函数。

虚函数的默认参数由静态类型决定。

除了调用运算符以外，其它的运算符都不能有默认参数。

对于在不同翻译单元内定义的内联函数，那么在每个翻译单元末尾，默认参数集都需要相同。

友元函数声明如果有默认参数，那么这个声明必须是定义并且在这个翻译单元中不会再有别的声明