【C++那些事儿】函数重载与C++中的“指针“—

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Hello,米娜桑们，这里是君兮_，我之前看过一套书叫做《明朝那些事儿》，把本来枯燥的历史讲的生动有趣。而C++作为一门接近底层的语言，无疑是抽象且难度颇深的。我希望能努力把抽象繁多的知识讲的生动又通俗易懂，因此，咱们这个讲解C++的系列博客就叫做《C++那些事儿》啦，而今天我们要讲的内容是C++中的函数重载与引用

好了废话不多说，开始我们今天的学习吧！！

函数重载

说到函数重载，很多人不理解重载是什么意思，其实它就在我们身边，我来举个例子：

一天，你的舍友有节课没去上课，但是碰巧老师上课点名点到他了，老师就问你：他来了吗？
你回答说：如来
老师又问你：到底来没来？
你回答说：如来
于是老师就把你请出教室了

自然语言中，一个词可以有多重含义，人们可以通过上下文来判断该词真实的含义，即该词被重载了
那在C++中什么是函数重载呢？

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 x, int y)
{
    cout << "int类型的Add" <<" "<< x + y << endl;
    return x + y;
}
double Add(double x, double y)
{
    cout << "double类型的Add" << " " << x + y << endl;
    return x + y;
}
// 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()
{
    int x = 0;
    int y = 0;
    Add(1, 5);
    f();
    f(10);
    f(10, 'b');
    f('a', 10);
    return 0;
}

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了解了函数重载的概念和基本使用方法后，很多人可能会想，为什么C++支持函数重载而C不支持函数重载呢？下面我们来讨论一下这个问题

C++支持函数重载的原理–名字修饰(name Mangling)

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。
这里对于没有接触过汇编语言以及编译链接的同学来说非常复杂，也不是我几句话就能说清楚的，因此大家简单理解记住结论即可，我也不会讲太深，随着之后我们C++之旅的进程，当我们接触到更多有关内容后，我再在合适的地方具体解释。
这张图片大概展示了在编译链接阶段各阶段进行的操作
由于Windows下vs的修饰规则过于复杂，而Linux下g++的修饰规则简单易懂，我们通过在linux下编译后生成的汇编来讲解这部分内容
Linux环境下采用C语言编译器编译后结果
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
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

最终结论（在目前学习阶段记住这个结论就行）
1.C语言之所以没办法支持重载，是因为同名函数没办法区分。而C++是通过函数修饰规则来区分，只要参数不同，修饰出来的名字就不一样，就支持了重载。
2. 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。

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
在C++中，引用的作用类似于指针，但是它不开辟空间，在很多情况下，引用是比使用指针更好的选择。
至于起别名，引用就相当于这个变量的外号一样
比如孙悟空，如果你是唐僧，你可以叫他悟空
如果你是猪八戒或者沙僧，你可以叫他大师兄
如果你是某地界的土地神，你可以叫他孙大圣
如果你是他的死对头，你可以叫他泼猴或者弼马温…
上述的这些，都是孙悟空的"引用:，也就是别名

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

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

int main()
{
    Test();
}

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引用与原变量指向同一块空间
注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的

2.引用特性

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

void Test()
{
    int a = 10;
    int& ra = a;//<====定义引用类型
    int& b = a;//一个变量可以有多个别名
    printf("%p\n", &a);
    printf("%p\n", &ra);
    printf("%p\n", &b);
}

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多个引用仍然指向同一块空间
必须初始化，不然会报错

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;
}

最常见的一种常引用，我们知道引用作为变量的别名，当改变引用的值时，是会改变变量的值的，因此当变量被const修饰时，它的引用也必须用const修饰

void TestConstRef()
{

// 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;
}

当我们直接吧一个常量给一个引用时，必须加const，原因与第一种情况相同，而常量就更不可能让你通过引用来修改它的值了

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

这里是存在一个类型的隐式转换的，把double类型的转换成int型，这里类型发生了转换，因此我们也不能通过别名来修改变量，因此必须加const

4.引用的使用场景

(1).做函数的参数

void Swap(int& left, int& right)
{
int temp = left;
left = right;
right = temp;
}

和指针在这里的使用方法是类似的，就不过多展开了

(2).做返回值

int& Count()
{
static int n = 0;
n++;
// ...
return n;
}

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。

下面我们来看一个例子

int& Add(int a, int b)
{
int c = a + b;
return c;
}
int main()
{
int& ret = Add(1, 2);
Add(3, 4);
cout << "Add(1, 2) is :"<< ret <<endl;
return 0;
}

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因此，当我们运行时出现这种结果，也就不奇怪了
那应该怎么解决上述的这种问题呢？
很简单，我们让函数解释时，不会释放申请的空间就好了

int& Add(int a, int b)
{
    static int c = a + b;
    return c;
}
int main()
{
    int& ret = Add(1, 2);
    Add(3, 4);
    cout << "Add(1, 2) is :" << ret << endl;
    return 0;
}

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传值与传引用效率比较

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。
总的来说，你在这里可以暂时把引用类比成指针来使用，等之后学习了类和对象之后，才能更加明白引用在使用时候的妙处

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& ret = Add(1, 2);
    char c = 'a';
    char& rc = c;
    char* rrc = &c;
    cout << "&rc"<<" "<< sizeof(c) << endl;
    cout << "rrc" <<" "<< sizeof(rrc) << endl;
    
    return 0;
}

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在这里编译器告诉我们引用占一个字节，而指针占8个字节，可事实真的如此吗？
通过底层的汇编代码，我们可以知道，实际上，引用是按指针方式实现的是占空间的，至于为什么编译器告诉你它不占空间，因为在C++规定时说引用是一个别名是不占空间的，它总不能自己打自己脸呀

引用与指针的其他区别点

1. 引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。
2. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求
3. 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
4. 没有NULL引用，但有NULL指针
5. 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)
6. 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
7. 有多级指针，但是没有多级引用
8. 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
9. 引用比指针使用起来相对更安全