C++入门（中篇）-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了C++入门（中篇）。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

🔥🔥本章重内容

1. 函数重载

函数重载：是函数的一种特殊情况，C++允许在同一作用域中声明几个功能类似的同名函数，这些同名函数的形参列表 (参数个数或类型或类型顺序) 不同，常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题。
那函数重载是上面样呢？
列如：

#include <iostream>
using namespace std;

void Add(int a, int b)
{
	cout << a + b << endl;
}

void Add(double a, double b)
{
	cout << a + b << endl;
}

int main()
{
	Add(1, 2);
	Add(1.1, 2.2);
	return 0;
}

上面这段代码在C语言中肯定是编不过去的，C语言会报错说，函数重命名
但是C++支持这样写，只要函数的 (参数个数或类型或类型顺序) 不同就可以。

//参数类型不同
void Add(int a, int b)
{
	cout << a + b << endl;
}

void Add(double a, double b)
{
	cout << a + b << endl;
}

//参数个数不同
void fun()
{
	cout << "fun()" << endl;
}

void fun(int a)
{
	cout << "fun(int a)" << endl;
}

//参数顺序不同
void f(int a, char b)
{
	cout << "f(int a,char b)" << endl;
}
void f(char b, int a)
{
	cout << "f(char b, int a)" << endl;
}

C++是怎么支持函数名重载的呢？

C++中有函数名修饰规则，但是这个规则不是C++创始人给的，是由写编译器的人来给的，所以Linux与Windows的函数名修饰规则是不同的。
函数名修饰规则会给函数另起一个名字，简单的了解一下汇编代码。
C++入门（中篇）
图中箭头是main函数中对应的指令，call的意思是跳转到被调用的函数那里，可以看到两次call他们的地址是不同的，所以C++允许函数名相同，但(参数个数或类型或类型顺序)不能相同。
看一下输出结果：

注意：如果两个函数函数名和参数是一样的，返回值不同是不构成重载的，因为调用时编译器没办法区分。

2.引用

引用就相当于是起别名，相当于你的大名和小名，它都指的是你。

//类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；
void fun()
{
	int a = 10;
	int& ra = a;//<====定义引用类型
	printf("%p\n", &a);
	printf("%p\n", &ra);
}

代码中的int& ra = a;就是对a的引用
既然是对a起别名那他们的地址相同吗？
如下图所示：
C++入门（中篇）
所以如果我们改变别名，原本的值也会发生改变。

注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的

2.1引用特性

引用在定义时必须初始化
一个变量可以有多个引用
引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体

int main()
{
	//这样的代码是不行的
	int& b;

	//一个变量可以有多个引用
	int a = 0;
	int& c = a;
	int& d = a;

	//引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体
	int x = 5;
	int y = 6;
	int& z = x;
	int& z = y;//错误写法

	return 0;
}

前面两种好理解，讲一下后面这种为什么不行。

解释为什么引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体
当我们写了两个
int& z = ;
int& z = ;
编译器会认为 z 是重定义，进行了多次初始化。
就像我们写了两个 int a = ; int a = ;这样肯定是不行的。
如果我们写成
int& z = x;
z = y;
这相当于我们把y的值赋给了z
所以说：引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体

2.2常引用

什么是常引用呢，就是我们引用的是常量。
先来说结论，大家来判断下面的代码是否正确。
结论：引用过程中权限可以平移或缩小，但不能扩大。

int main()
{
	//问题一
	const int a = 10;
	int& ra = a;

	//问题二
	int b = 10;
	const int& rb = b;

	//问题三
	double d = 1.1;
	int& rd = d;
	return 0;
}

前两个问题大家都可以根据结论判断它是否正确。
问题一是错误的，因为它将a的权限扩大了，原本a是const的常量，我们在起别名的时候只能是常量别名。
问题二是正确的，我们说权限可以缩小或平移，所以别名可以加上const。
问题三呢？它是给一个double类型的变量d起别名，但别名的类型是int类型。
有的同学可能会说，给double类型的数据起别名只能用double类型。
那我们先来看结果。
C++入门（中篇）
为什么会有警告说是从“double”转换到“const int”呢？

所以会有上面那样的警告。
我们说权限可以缩小和平移，如果我们给int前加上const那么程序是不是就可以正常运行了？

答案是正确的。

2.3使用场景

1. 做参数

用引用参数，可以代替我们之前使用的指针。
列如我们要交换两个数的值

//指针写法
void Swap(int* left, int* right)
{
	int temp = *left;
	*left = *right;
	*right = temp;
}

//引用写法
void Swap(int& left, int& right)
{
	int temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}

我们发现引用使用起来更方便，使用指针有时候我们可能还会传值错误，忘记传地址过去。
但我们使用引用的话，根本不需要去考虑传地址的问题。
引用直接给变量起别名，使用起来更方便。

2. 做返回值

那我们先来回忆一下之前C语言用类型做返回值。
C++入门（中篇）
如果返回值的内存占用大，我们直接返回引用值。
如果是返回引用的话，可以直接跳过拷贝，赋值给a。减少时间和空间的使用。
那我们以后是所有带返回值的函数都要用引用返回吗？
当然不是。
就比如上面那段代码如果用引用值返回的话，会带来后果呢？
C++入门（中篇）
图片中的输出结果看似没有问题，但实际是有问题的。
我们返回c的别名，但函数调用结束后，栈帧会被销毁，空间会被释放掉。

这里打印ret的值是不确定的
如果Count函数结束，栈帧销毁，没有清理栈帧，那么ret的结果侥幸是正确的
如果Count函数结束，栈帧销毁，清理栈帧，那么ret的结果是随机值

当我们再调用依次其他函数，或再多写几行代码，之前的函数的数据会被覆盖。
那怎么证明呢？
我们用引用来接收返回值。相当于是返回值的别名。
C++入门（中篇）
因为a是返回值的别名，所以后面再调函数，会改变a的值。

当我们调用其它函数后，它会覆盖掉当前的函数。所以a会变为随机值。

注意：如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还在(还没还给系统)，则可以使用
引用返回，如果已经还给系统了，则必须使用传值返回。

2.4引用和指针的区别

在语法概念上引用就是一个别名，没有独立空间，和其引用实体共用同一块空间。（他们的地址相同我们有证明过）。
在底层实现上实际是有空间的，因为引用是按照指针方式来实现的。

int main()
{
	int a = 10;

	int& ra = a;
	ra = 20;

	int* pa = &a;
	*pa = 20;
	return 0;
}

C++入门（中篇）
可以看到引用的汇编代码与指针的汇编代码是相同的，所以引用也会开辟一个指针的空间
32位平台下开4个字节，64位平台下开8个字节

引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。

引用在定义时必须初始化，指针没有要求

引用在初始化时引用一个实体后，就不能再引用其他实体，而指针可以在任何时候指向任何一个同类型实体

没有NULL引用，但有NULL指针

在sizeof中含义不同：引用结果为引用类型的大小，但指针始终是地址空间所占字节个数(32位平台下占4个字节)

引用自加即引用的实体增加1，指针自加即指针向后偏移一个类型的大小

有多级指针，但是没有多级引用

访问实体方式不同，指针需要显式解引用，引用编译器自己处理

引用比指针使用起来相对更安全

3.内联函数

内联函数是怎么来的呢？
我们先看一段代码。

void Print(int i)
{
	cout << i << endl;
}

int main()
{
	for (int i = 0; i < 100; i++)
	{
		Print(i);
	}
	return 0;
}

这个函数会被调用100次，函数调用建立栈帧的开销会比较大。
而内联函数是在调用函数时直接在被调用的位置上展开的，不会开辟栈帧。
只需要在函数前加一个inline。这个函数就可能会成为内联函数。

//内联函数写法
inline void Print(int i)
{
	cout << i << endl;
}

C++入门（中篇）
在我们看汇编代码时，它为什么还是会call（调用函数）呢？
因为我们在debug版本下，debug模式下，编译器默认不会对代码进行优化。
但我们也可以对其进行修改，使inline可以在debug版本下进行优化。

C++入门（中篇）

修改完成之后便可以观察汇编代码，看其是否以优化。

所以这就是内联函数的优点，没有函数调用建立栈帧的开销，内联函数提升程序运行的效率。
既然内联函数没有函数调用建立栈帧的开销，又可以提升运行效率那我们是不是应该全去使用内联函数呢？
C++入门（中篇）
如果我们都去使用内敛函数的话，上图会产生1000 * 50行代码，
不用内联函数的话就只会有1000行调用代码和20行Add的代码。
所以如果函数内容代码量大的话，我们就不能使用内联函数。

如果函数内代码行数大于10，我们就不能使用内联函数。

使用内联函数还需要注意一个点，就是内联函数的声明和定义必须放在一起。
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如果像我们这样写程序是过不去的。
因为内联函数是没有地址的，当我们链接时发现找不到fun函数，内联函数不会函数名修饰。

所以我们要把内联函数的定义与声明放在一起写。
当我们把声明和定义都写在头文件里时，程序就可以链接上了。
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特性

inline是一种以空间换时间的做法，如果编译器将函数当成内联函数处理，在编译阶段，会用函数体替换函数调用，缺陷：可能会使目标文件变大，优势：少了调用开销，提高程序运行效率。

inline对于编译器而言只是一个建议，不同编译器关于inline实现机制可能不同，一般建议：将函数规模较小(即函数不是很长，具体没有准确的说法，取决于编译器内部实现)、不是递归、且频繁调用的函数采用inline修饰，否则编译器会忽略inline特性。

inline不建议声明和定义分离，分离会导致链接错误。因为inline被展开，就没有函数地址了，链接就会找不到

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