【C++】函数重载及引用-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【C++】函数重载及引用。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。

一、函数重载

1、函数重载的概念

2、名字修饰

二、引用

1、引用概念

2、引用特性

3、常引用

4、引用的使用场景

4.1 做参数

4.2 做返回值

5、传值、传引用效率比较

6、引用和指针的区别

一、函数重载

1、函数重载的概念

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。

#include<iostream>
using namespace std;

// 1、参数类型不同
int Add(int left, int right)
{
	cout << "int Add(int left, int right)" << endl;
	return left + right;
}
double Add(double left, double right)
{
	cout << "double Add(double left, double right)" << endl;
	return left + right;
}
// 2、参数个数不同
void f()
{
	cout << "f()" << endl;
}
void f(int a)
{
	cout << "f(int a)" << endl;
}
// 3、参数类型顺序不同
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;
}
int main()
{
	Add(10, 20);      //调用int Add(int left, int right)
	Add(10.1, 20.2);  //调用double Add(double left, double right)
 
	f();              //调用void f()
	f(10);            //调用void f(int a)

	f(10, 'a');       //调用void f(int a, char b)
	f('a', 10);       //调用void f(char b, int a)
	return 0;
}

2、名字修饰

C++支持函数重载的原理就在于名字修饰，可是为什么C++支持函数重载，但是C语言不支持函数重载呢？

在C/C++中，一个程序要运行起来，需要经历以下几个阶段：预处理、编译、汇编、链接。

在编译阶段，编译器会对每个函数实现的名字进行修饰，然后在函数调用的时候会与修饰后的名字匹配，将匹配好的函数的地址给到函数调用处，通过 call 指令来到对应的函数实现处来进行该函数的实现。C++支持函数重载而C语言不支持函数重载的原因就在于它们的函数名字修饰规则不同。在C语言中，函数修饰后的名字不变，所以对于函数来说它就不知道自己该去调用哪个函数，而 C++ 在函数修饰后会因为参数类型的不同而出现不同的函数名，那么每个函数就会根据自己的参数类型去调用合适的函数实现。

通过下面我们可以看出 gcc 的函数修饰后名字不变。而 g++ 的函数修饰后变成【_Z+函数长度 +函数名+类型首字母】。

采用C语言编译器编译后结果

【C++】函数重载及引用

结论：在linux下，采用gcc编译完成后，函数名字的修饰没有发生改变。

采用C++编译器编译后结果

【C++】函数重载及引用

结论：在linux下，采用g++编译完成后，函数名字的修饰发生改变，编译器将函数参数类型信息添加到修改后的名字中。

Windows下名字修饰规则

【C++】函数重载及引用

二、引用

1、引用概念

引用不是新定义一个变量，而是给已存在变量取了一个别名，编译器不会为引用变量开辟内存空间，它和它引用的变量共用同一块内存空间。就相当于我们给人取外号。

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

void TestRef()
{
    int a = 10;
    int& ra = a;     //<====定义引用类型
    printf("%p\n", &a);
    printf("%p\n", &ra);
}

【C++】函数重载及引用

它们的地址都相同，说明它们两个共用了一块内存空间。

注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的。

2、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

void TestRef()
{
    int a = 10;
    // int& ra;   // 该条语句编译时会出错
    int& ra = a;
    int& rra = a;

    int b = 20;
    //int& ra = b;  // 该条语句编译时会出错

    printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);
}

【C++】函数重载及引用

它们的地址同样是相同的。

3、常引用

void TestConstRef()
{
    const int a = 10;
    //int& ra = a;   // 该语句编译时会出错，a为常量
    const int& ra = a;

    // int& b = 10; // 该语句编译时会出错，b为常量
    const int& b = 10;

    double d = 12.34;
    //int& rd = d; // 该语句编译时会出错，类型不同
    const int& rd = d;
}

4、引用的使用场景

4.1 做参数

做参数就相当于是对参数的拷贝，不用重新开辟空间给这两个参数。

#include<iostream>
using namespace std;
void swap(int& left, int& right)
{
	int tmp = left;
	left = right;
	right = tmp;
}
int main()
{
	int a = 10, b = 20;
	cout << "交换前：" << a << " " << b << endl;
	swap(a, b);
	cout << "交换后：" << a << " " << b << endl;
	return 0;
}

【C++】函数重载及引用

4.2 做返回值

首先我们先看一段代码：

#include<iostream>
using namespace std;
int& fun()
{
	int a = 10;
	return a;
}
int main()
{
	int& ret = fun();
	cout << ret << endl;
	return 0;
}

运行结果：

【C++】函数重载及引用

看着上面的运行结果，使我们想要的结果，但是这种情况是凑巧，其实里面暗藏玄机。

#include<iostream>
using namespace std;
int& fun()
{
	int a = 10;
	return a;
}
int main()
{
	int& ret = fun();
    //在这多加一行代码
	cout << "hello world" << endl;
	cout << ret << endl;
	return 0;
}

运行结果：

【C++】函数重载及引用

为什么多加一行代码，结果就不是我们想要的呢？

因为变量 a 是一个局部变量，出了函数作用域就要被销毁，在销毁前我们将 a 的引用用了一个临时引用变量保存起来（假设这个临时变量为tmp(类型是int&))，我们发现 tmp 和 ret 都是变量 a 的别名，而 a 出了作用域就被释放了，如果我们没有加那句代码，输出的结果是正确的，因为释放过了空间后 a 还没有被改变，如果要加一句代码，就相当与重新建立栈帧了，此时 a 已经被修改了，所以返回值会是一些随机值。

将上面代码进行修改，就是将变量 a 设置成一个静态变量，将它存在静态区，这样就可以了。

#include<iostream>
using namespace std;
int& fun()
{
	static int a = 10;
	return a;
}
int main()
{
	int& ret = fun();
	cout << "hello world" << endl;
	cout << ret << endl;
	return 0;
}

运行结果：

【C++】函数重载及引用

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。

5、传值、传引用效率比较

以值作为参数或者返回值类型，在传参和返回期间，函数不会直接传递实参或者将变量本身直接返回，而是传递实参或者返回变量的一份临时的拷贝，因此用值作为参数或者返回值类型，效率是非常低下的，尤其是当参数或者返回值类型非常大时，效率就更低。

换句话说，就是传值会产生一份临时拷贝，而传引用不用，所以传引用的效率就会高一些。

6、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。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;
}

下面看看引用与指针的汇编代码：

【C++】函数重载及引用

引用和指针的不同点：

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。