C++ 函数类型大全：成员函数 / 非成员函数 / 全局函数 / 静态函数 / 特殊成员函数 / 虚函数 / 模板函数 全面总结

BestOrNothing_20152025-12-12 9:42

目录

前言

[一、按"是否属于类"划分：成员 / 非成员](#一、按“是否属于类”划分：成员 / 非成员)

[1.1 成员函数（Member Function）](#1.1 成员函数（Member Function）)

1）定义

2）分类

（1）非静态成员函数

[（2）静态成员函数（Static Member Function）](#（2）静态成员函数（Static Member Function）)

[1.2 非成员函数（Free Function）](#1.2 非成员函数（Free Function）)

1）定义

2）示例

（1）全局函数

（2）命名空间内函数

（3）文件内静态函数（内部链接）

[1.3 友元函数（Friend Function）](#1.3 友元函数（Friend Function）)

1）定义

[2）示例：常见于 operator<<](#2）示例：常见于 operator<<)

[二、按"是不是特殊成员函数"划分（存在C++ 标准）](#二、按“是不是特殊成员函数”划分（存在C++ 标准）)

[2.1 构造函数（Constructor）](#2.1 构造函数（Constructor）)

1）默认构造函数

2）带参数构造函数

3）委托构造函数

[2.2 拷贝构造函数（Copy Constructor）](#2.2 拷贝构造函数（Copy Constructor）)

[2.3 移动构造函数（Move Constructor）](#2.3 移动构造函数（Move Constructor）)

[2.4 拷贝赋值运算符（Copy Assignment）](#2.4 拷贝赋值运算符（Copy Assignment）)

[2.5 移动赋值运算符（Move Assignment）](#2.5 移动赋值运算符（Move Assignment）)

[2.6 析构函数（Destructor）](#2.6 析构函数（Destructor）)

[三、按"多态特性"划分：普通 / 虚函数 / 纯虚函数](#三、按“多态特性”划分：普通 / 虚函数 / 纯虚函数)

[3.1 普通成员函数](#3.1 普通成员函数)

[3.2 虚函数（virtual）](#3.2 虚函数（virtual）)

[3.3 纯虚函数（pure virtual）](#3.3 纯虚函数（pure virtual）)

[四、按"修饰符"划分：const / ref 限定 / noexcept / inline](#四、按“修饰符”划分：const / ref 限定 / noexcept / inline)

[4.1 const 成员函数](#4.1 const 成员函数)

[4.2 引用限定符成员函数（& / &&）](#4.2 引用限定符成员函数（& / &&）)

[4.3 noexcept 函数](#4.3 noexcept 函数)

[4.4 inline 函数](#4.4 inline 函数)

[五、按"编译期特性"划分：模板 / constexpr / consteval](#五、按“编译期特性”划分：模板 / constexpr / consteval)

[5.1 函数模板（Function Template）](#5.1 函数模板（Function Template）)

[5.2 constexpr 函数（可用于常量表达式）](#5.2 constexpr 函数（可用于常量表达式）)

[5.3 consteval 函数（必须在编译期算）](#5.3 consteval 函数（必须在编译期算）)

[六、可调用对象扩展：lambda / 函数对象 / 函数指针](#六、可调用对象扩展：lambda / 函数对象 / 函数指针)

[6.1 Lambda 表达式](#6.1 Lambda 表达式)

[6.2 函数对象（仿函数）](#6.2 函数对象（仿函数）)

[6.3 函数指针 & 成员函数指针](#6.3 函数指针 & 成员函数指针)

[七、总表：C++ 函数"类型家族"一览](#七、总表：C++ 函数“类型家族”一览)

八、总结

在之前的学习中，已经详细的介绍了成员函数、构造 / 析构函数、成员函数运算符重载、多态虚函数、C++变量作用域的相关内容。想要迅速了解，传送门：

C++ 内存机制详细全讲解：构造函数、析构函数、new/delete、栈 vs 堆 完整指南（小白教程）_结构体构造函数是堆内存还是栈内存-CSDN博客https://blog.csdn.net/m0_58954356/article/details/155098091?spm=1001.2014.3001.550221. 图形的面积 ------ C++多态与虚函数实战讲解_经典的c++21 版项目-CSDN博客https://blog.csdn.net/m0_58954356/article/details/154449284?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%25228da7df0f814a6cb6c720203ffe8d202c%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fblog.%2522%257D&request_id=8da7df0f814a6cb6c720203ffe8d202c&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~blog~first_rank_ecpm_v1~rank_v31_ecpm-8-154449284-null-null.nonecase&utm_term=%E5%87%BD%E6%95%B0&spm=1018.2226.3001.4450C++ 变量作用域详解（最全总结）_c++作用域-CSDN博客https://blog.csdn.net/m0_58954356/article/details/154583518?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%25228da7df0f814a6cb6c720203ffe8d202c%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fblog.%2522%257D&request_id=8da7df0f814a6cb6c720203ffe8d202c&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~blog~first_rank_ecpm_v1~rank_v31_ecpm-18-154583518-null-null.nonecase&utm_term=%E5%87%BD%E6%95%B0&spm=1018.2226.3001.4450C++ 多态终极完整版：从虚函数到 vtable、对象切片、插件框架设计、面试题库全覆盖-CSDN博客https://blog.csdn.net/m0_58954356/article/details/154891712?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%25228da7df0f814a6cb6c720203ffe8d202c%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fblog.%2522%257D&request_id=8da7df0f814a6cb6c720203ffe8d202c&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~blog~first_rank_ecpm_v1~rank_v31_ecpm-4-154891712-null-null.nonecase&utm_term=%E5%87%BD%E6%95%B0&spm=1018.2226.3001.4450C++ 成员函数运算符重载深度解析-CSDN博客https://blog.csdn.net/m0_58954356/article/details/155754511?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%25228da7df0f814a6cb6c720203ffe8d202c%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fblog.%2522%257D&request_id=8da7df0f814a6cb6c720203ffe8d202c&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~blog~first_rank_ecpm_v1~rank_v31_ecpm-1-155754511-null-null.nonecase&utm_term=%E5%87%BD%E6%95%B0&spm=1018.2226.3001.4450

前言

C++ 中，"函数"远不止 void foo() 这么简单。

从最基础的 成员函数与非成员函数

到类内部的 构造 / 析构 / 拷贝 / 移动

到支持多态的 virtual / override / pure virtual

再到编译期机制的 模板函数 / constexpr / consteval

以及现代 C++ 常用的 lambda、函数对象、函数指针、成员函数指针......

这些构成了 C++ 中"可调用实体（Callable Entities）"的完整体系。

很多人在学习 C++ 时只了解：

  • 成员函数

  • 非成员函数 / 全局函数

  • 静态成员函数

但实际上，这只是函数分类的"冰山一角"。

在面试和实际工程中，面试官常常会问：

  • C++ 函数到底分为哪些类型？

  • 成员函数与非成员函数的本质区别是什么？

  • 构造、析构、拷贝构造属于哪类函数？

  • 虚函数、纯虚函数的机制是什么？

  • const 成员函数与 static 成员函数的区别？

  • lambda 与函数对象是否属于函数？

  • constexpr / consteval 函数有什么用？

为了帮助大家彻底厘清 C++ 函数体系结构，这篇文章将从多个角度（类归属、多态属性、特殊规则、编译期、可调用对象）系统梳理 C++ 中所有常见的函数类型，并配合示例代码、适用场景、对比表格，一站式掌握面试高频点。

一、按"是否属于类"划分：成员 / 非成员

1.1 成员函数（Member Function）

1）定义

  • 定义在类内部，属于类。

  • 调用时有一个隐藏参数 this，指向调用对象。

  • 可以直接访问该类所有成员（包括 private / protected）。

2）分类

  • 非静态成员函数（普通的成员函数）

  • 静态成员函数 （static 修饰，不依赖对象）

（1）非静态成员函数
cpp 复制代码 
class Vec2 {
public:
    double x, y;

    void set(double nx, double ny) {  // 非静态成员函数
        x = nx;       // 实际是 this->x = nx;
        y = ny;
    }

    double length() const {           // const 成员函数
        return std::sqrt(x * x + y * y);
    }
};

调用：

cpp 复制代码 
Vec2 v;
v.set(1, 2);
double len = v.length();
（2）静态成员函数（Static Member Function）

只能访问静态成员

cpp 复制代码 
class Config {
public:
    static int version;

    static int getVersion() {    // 静态成员函数
        return version;          // 只能访问静态成员
    }
};

int Config::version = 1;

int main() {
    int v = Config::getVersion(); // 不需要对象
}

特点：

  • 无 this 指针。

  • 不能访问非静态成员。

  • 用于"类级别"的逻辑（计数器、工厂、单例等）。

1.2 非成员函数（Free Function）

1）定义

  • 定义在类外部，不属于任何类。

  • 没有 this 指针。

  • 不能直接访问类的 private 成员（除非做友元）。

  • 又可以细分：

    • 全局函数（在全局作用域）

    • 命名空间内函数

    • 静态自由函数 static（内部链接）

2）示例

（1）全局函数
cpp 复制代码 
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    int r = add(1, 2);
}
（2）命名空间内函数
cpp 复制代码 
namespace math {
    int sub(int a, int b) {
        return a - b;
    }
}
（3）文件内静态函数（内部链接）
cpp 复制代码 
static void logInternal(const std::string& msg) {
    // 只能在当前 .cpp 文件内可见
}

1.3 友元函数（Friend Function）

1）定义

  • 语法上是非成员函数，但被类声明为****friend。

  • 可以访问该类的 private / protected 成员。

2）示例：常见于 operator<<

cpp 复制代码 
class Vec2 {
private:
    double x, y;

public:
    Vec2(double x, double y) : x(x), y(y) {}

    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Vec2& v);
};

std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Vec2& v) {
    return os << "(" << v.x << ", " << v.y << ")"; // 访问了 private
}

二、按"是不是特殊成员函数"划分（存在C++ 标准）

C++ 标准里有一组叫 "特殊成员函数"（special member function），编译器会自动生成或参与规则：

2.1 构造函数（Constructor）

1）默认构造函数

cpp 复制代码 
class A {
public:
    A() { }  // 默认构造
};

2）带参数构造函数

cpp 复制代码 
class A {
public:
    A(int x, double y) { }
};

3）委托构造函数

cpp 复制代码 
class A {
public:
    A() : A(0) {}       // 委托给 A(int)
    A(int x) { }
};

2.2 拷贝构造函数（Copy Constructor）

cpp 复制代码 
class A {
public:
    A(const A& other) {  // 拷贝构造
        // 从 other 复制
    }
};

在以下情况下调用：

  • A b = a;

  • 按值传参 / 返回值等场景。

2.3 移动构造函数（Move Constructor）

cpp 复制代码 
class A {
public:
    A(A&& other) noexcept {   // 移动构造
        // 从 other"偷走"资源
    }
};

在 A b = std::move(a); 时调用。

2.4 拷贝赋值运算符（Copy Assignment）

cpp 复制代码 
class A {
public:
    A& operator=(const A& other) {  // 拷贝赋值
        if (this != &other) {
            // 释放原资源 + 拷贝 new
        }
        return *this;
    }
};

2.5 移动赋值运算符（Move Assignment）

cpp 复制代码 
class A {
public:
    A& operator=(A&& other) noexcept { // 移动赋值
        if (this != &other) {
            // 释放原资源 + 偷走 other
        }
        return *this;
    }
};

2.6 析构函数（Destructor）

cpp 复制代码 
class A {
public:
    ~A() {    // 析构函数
        // 释放资源
    }
};

对象生命周期结束时自动调用。

三、按"多态特性"划分：普通 / 虚函数 / 纯虚函数

3.1 普通成员函数

没有 virtual 的正常成员函数。

cpp 复制代码 
class Base {
public:
    void foo() { std::cout << "Base::foo\n"; }
};

3.2 虚函数（virtual）

支持运行时多态。

cpp 复制代码 
class Base {
public:
    virtual void foo() {
        std::cout << "Base::foo\n";
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    void foo() override {
        std::cout << "Derived::foo\n";
    }
};

Base* p = new Derived;
p->foo(); // 调用 Derived::foo（虚函数动态绑定）

3.3 纯虚函数（pure virtual）

cpp 复制代码 
class Shape {
public:
    virtual void draw() = 0;  // 纯虚函数
};

特点：

  • 含纯虚函数的类是抽象类，不能直接实例化。

  • 必须在子类中重写才能使用。

四、按"修饰符"划分：const / ref 限定 / noexcept / inline

4.1 const 成员函数

cpp 复制代码 
class Vec2 {
public:
    double x, y;
    Vec2(double x = 0, double y = 0) : x(x), y(y) {}
 
    // 重载+运算符：成员函数版本
    Vec2 operator+(const Vec2& other) const {
        // 自定义"加法规则"：x加x，y加y
        return Vec2(x + other.x, y + other.y);
    }
};

含义：

  • 函数体内不能修改成员（除 mutable）。

  • this 是 const Vec2*。

  • 可以在 const Vec2 对象上调用。

4.2 引用限定符成员函数（& / &&）

区分左值对象 / 右值对象调用。

左值 = 能取地址、有名字的对象
右值 = 临时对象、无名对象、即将被销毁的对象

cpp 复制代码 
class Str {
public:
    std::string data;

    std::string&& moveData() && {  // 只能用于右值
        return std::move(data);
    }

    std::string& getData() & {     // 只能用于左值
        return data;
    }
};

Str s;
s.getData();           // OK，左值对象
// s.moveData();       // ❌ 错误，必须右值调用
Str().moveData();      // OK，临时右值对象

4.3 noexcept 函数

承诺不会抛异常，利于优化&异常安全。

cpp 复制代码 
void f() noexcept { // 不允许抛出异常 }

4.4 inline 函数

  • 建议编译器内联（不保证）。

  • 定义在类内部的成员函数默认是 inline。

cpp 复制代码 
inline int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

class A {
public:
    void foo() { }  // 默认 inline
};

五、按"编译期特性"划分：模板 / constexpr / consteval

5.1 函数模板（Function Template）

cpp 复制代码 
template<typename T>
T add(T a, T b) {
    return a + b;
}

int x = add(1, 2);         // 实例化 T=int
double y = add(1.5, 2.5);  // 实例化 T=double

5.2 constexpr 函数（可用于常量表达式）

cpp 复制代码 
constexpr int sqr(int x) {
    return x * x;
}

constexpr int v = sqr(5);  // 编译期计算
int arr[sqr(3)];           // 数组大小也可以用

5.3 consteval 函数（必须在编译期算）

C++20 引入。

cpp 复制代码 
consteval int foo(int x) {
    return x * 2;
}

constexpr int v = foo(10);  // OK，编译期
int x = foo(10);            // 也必须编译期就算好

六、可调用对象扩展：lambda / 函数对象 / 函数指针

严格说这些不都是"用关键字 function 定义的函数"，

但在面试 & 工程中都算"函数类型家族"的一部分。

6.1 Lambda 表达式

cpp 复制代码 
auto add = [](int a, int b) {
    return a + b;
};

int r = add(1, 2);

本质上：编译器生成了一个匿名类，重载 operator()。

6.2 函数对象（仿函数）

cpp 复制代码 
struct Add {
    int operator()(int a, int b) const {
        return a + b;
    }
};

Add add;
int r = add(1, 2);

STL 里大量使用，如 std::less<>、std::hash<>。

6.3 函数指针 & 成员函数指针

cpp 复制代码 
// 普通函数指针
int add(int a, int b) { return a + b; }
int (*pf)(int, int) = &add;

// 成员函数指针
struct A {
    void foo(int) { }
};
void (A::*pm)(int) = &A::foo;

A obj;
(obj.*pm)(42);

七、总表：C++ 函数"类型家族"一览

分类轴 类型 示例 说明
归属 非成员函数 int add(int,int); 不属于类，全局/命名空间
归属 成员函数 void foo(); 属于类，有 this
归属 静态成员函数 static void init(); 无 this，只能访问静态成员
权限 友元函数 friend std::ostream& operator<<(...) 非成员，但可访问 private
特殊成员 构造函数 A(); A(int); 创建对象
特殊成员 拷贝构造 A(const A&); 复制对象
特殊成员 移动构造 A(A&&); 移动资源
特殊成员 析构函数 ~A(); 销毁对象
特殊成员 拷贝赋值 A& operator=(const A&); 赋值拷贝
特殊成员 移动赋值 A& operator=(A&&); 移动赋值
多态 虚函数 virtual void f(); 支持运行时多态
多态 纯虚函数 virtual void f() = 0; 抽象接口
修饰 const 成员函数 int get() const; 不修改对象
修饰 ref 限定函数 void f() &; 区分左值/右值 this
修饰 noexcept void f() noexcept; 承诺不抛异常
修饰 inline inline int f(); 建议内联
编译期 函数模板 template<class T> T add(T,T); 类型参数化
编译期 constexpr 函数 constexpr int f(int); 可用于常量表达式
编译期 consteval 函数 consteval int f(int); 必须编译期执行
可调用对象 lambda auto f = [](...){}; 匿名仿函数
可调用对象 函数对象 struct F { void operator()(); }; 自定义调用行为
可调用对象 函数指针 void (*pf)(); 指向函数
可调用对象 成员函数指针 void (C::*pm)(); 指向成员函数

八、总结

从"C++ 八股"角度看，你可以说：
C++ 里的函数，大体可以从 3 条线理解：

  • 归属：成员 / 静态成员 / 非成员 / 全局 / 友元

  • 行为：普通 / const / static / virtual / 纯虚 / inline / noexcept 等

  • 编译期：模板 / constexpr / consteval

    再加上 lambda、仿函数、函数指针，就是基本完整的"可调用对象家族"。

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