C++_函數重載&引用&内聯函數

文章目錄

• • 1、預設參數
  • • 1.1、概念
    • 1.2、分類：
    • 1.3、特性：
  • 2、函數重載
  • • 2.1、概念
    • 2.2、調用原理
    • 2.3、底層實作原理
    • 2.4、extern "C"
  • 3、引用
  • • 3.1、概念
    • 3.2、特性
    • 3.3、三種傳參方式差別
    • 3.4、指針和引用的差別
  • 4、内聯函數
  • • 4.1、宏常量
    • 4.2、宏函數
    • 4.3、C++如何解決宏的缺陷

1、預設參數

1.1、概念

   在聲明或定義函數時，給函數的參數設定一個預設值，當使用者對函數進行調用時，如果傳遞了實參，則使用使用者傳遞的實參；如果沒有傳遞則使用預設值。

1.2、分類：

• 全預設參數：所有參數都帶有預設值；
• 半預設參數：部分參數帶有預設值。規則：必須從右往左依次給出。

1.3、特性：

1. 預設參數必須從右往左給出；
2. 不能在函數聲明和定義的位置同時給出；
3. 預設參數在提供時—常量||全局變量；
4. C語言不支援。

2、函數重載

2.1、概念

   相同作用域下，函數名字相同，參數清單必須不同（參數個數、參數類型、類型次序）。

    注意：與函數的傳回值類型是否相同沒關系。

2.2、調用原理

   編譯器在編譯代碼期間，需要對函數的實參類型進行推演，根據推演的結果選擇對應合适類型的函數進行調用。

    注意：有該函數存在，則直接調用，如果不存在類型完全比對的函數，則編譯器會嘗試進行隐式類型轉換，轉換完成後，如果有對應類型的函數，則進行調用，否則：編譯失敗（沒有對應類型、調用二義性）。

2.3、底層實作原理

    C++之是以能夠支援函數重載，C語言不支援函數重載，是因為C++編譯器和C語言編譯器對函數名字的修飾規則不同。

注意：不同編譯器對函數名修飾的細節可能不太相同，但大概原理是一樣的。

（1）C語言編譯器對函數名字的修飾規則：隻是在函數名字前加 _

（2）C++編譯器對函數名字的修飾規則：C++編譯器将參數類型放到最終的名字中。例如：g++的修飾規則【_Z+函數長度+函數名+類型首字母】

2.4、extern “C”

    在C++出現以前，很多代碼都是C語言寫的，而且很底層的庫也是C語言寫的，為了更好的支援原來的C代碼和已經寫好的C語言庫，需要在C++中盡可能地支援C，而且在正常開發中，有些人擅長C語言，有些人擅長C++，那完全可能出現：C語言和C++混合起來程式設計。

    在函數前加“extern “C”,意思就是告訴編譯器，将該函數按照C語言規則來編譯”

extern "C" int Add(int left, int right);
int main()
{
 Add(1,2);
 return 0; }
           

3、引用

3.1、概念

   引用是一個别名，不是新定義一個變量，編譯器不會給引用變量重新配置設定空間。引用變量與其引用地實體共用同一份記憶體空間。

3.2、特性

• 引用變量在定義時必須要初始化；
• 一個變量可以有多個引用；
• 引用變量一旦引用一個實體之後，就不能再去引用其它的實體。

3.3、三種傳參方式差別

    1、傳值：

        優點：可以對外部實參起到保護作用。

        缺點：不能通過形參改變外部的實參，因為形參是實參的一份拷貝，在函數體中，修改形參實際修改的是實參的一份拷貝.

        傳參的效率低下，而且浪費空間。

    2、傳位址：

        優點：可以通過形參改變外部的實參；不需要對實參進行拷貝，傳參的效率高、節省空間。

        缺點：在不需要通過形參改變外部實參的情況下，代碼安全性不高。可以避免：const

        指針：不安全，每次在使用時必須要判空，代碼的可讀性比較差。

    3、傳引用：

        形參是實參的别名，對形參進行修改可以達到對實參的改變，對于不需要通過形參改變外部實參通過：const

        傳參效率高、節省空間、代碼可讀性高。

    注意：在C++中，一般情況下傳參時盡量使用引用。

内置類型：

1. 如果需要通過形參改變外部的實參，盡量傳遞引用；
2. 如果不需要通過形參改變外部的實參，使用傳值、傳引用+const

自定義類型：

    傳參都是用引用， T& 和 const T&

3.4、指針和引用的差別

    說明：引用和指針在底層實作方式是完全相同的，引用就是按照指針的方式來實作的。

    在概念和特性以及使用方式上的差別：

1. 引用概念上定義一個變量的别名，指針存儲一個變量位址；
2. 引用在定義時必須初始化，指針沒有要求；
3. 引用在初始化時引用一個實體後，就不能再引用其它實體，而指針可以在任何時候指向任何一個同類型實體；
4. 沒有NULL引用，但有NULL指針；
5. 在sizeof中含義不用，引用結果為引用類型的大小，但指針始終是位址空間所占位元組個數（32位平台下占4個位元組）；
6. 引用自加即引用的實體增加1，指針自加即指針向後偏移一個類型的大小；
7. 有多級指針，但沒有多級引用；
8. 通路方式不同，指針需要解引用，引用編譯器自己處理；
9. 引用比指針使用起來相對更安全。

4、内聯函數

4.1、宏常量

    優點：一改全改，代碼的可維護性高；常量名字具有一定的含義—#define MAX_SIZE 100

    缺點：宏常量沒有類型的，不會參與到類型檢測中，代碼的安全性降低，而且一旦編譯報錯，報錯的位置不準确。

4.2、宏函數

    優點：宏函數不是一個真正的函數，在預處理階段，預處理器已經将宏函數進行替換了，少了函數調用參數壓棧，開辟棧幀，傳回等的開銷了，代碼的運作效率提高。

    缺點：

1. 在實作時，可能會比較麻煩，要到處加括号；

#define MUL(A, B) A*B
int main()
{
 int a = 1, b = 2, c = 3, d = 4;
 cout<< MUL(a+b, c+d)<<endl; // 預處理階段被替換成：a+b*c+d
 return 0; }
           

1. 宏函數也沒有參數類型，不會有參數類型檢測，安全性不高；
2. 宏函數在預處理階段會展開，不能調試；
3. 宏函數具有副作用。

#define MAX(A, B) (((A) > (B))? (A) : (B))
int main()
{
 int a = 10, b = 20;
 cout<<MAX(++b, a)<<endl; // 期望輸出21，但實際輸出的是22,因為直接替換後，++b算了兩次
 return 0; }
           

4.3、C++如何解決宏的缺陷

1、宏常量：const常量，可以達到宏替換的效果，而且具有類型，更加安全。

int main()
{
 const int a = 10;
 
 int* pa = (int*)&a; 
 *pa = 100; // 此處已經将a的值修改為100
 cout << *pa << endl; // 列印100
 cout << a << endl; // 列印10，因為在編譯階段，常量a被替換為10
 return 0; }
           

2、宏函數：解決方案—内聯函數

    内聯函數：在C++中被inline關鍵字修飾的函數稱為内聯函數；如果成員函數在類中定義，編譯器也可能會将其當成内聯函數來處理。

    特性：

• inline是一種空間換時間的做法，省去調用函數額外開銷。是以代碼很長或者有循環/遞歸的函數不适宜使用作為内聯函數；
• 在編譯階段，如果編譯器将一個函數當成是内聯函數的情況下，在編譯代碼時會對内聯函數進行展開，少了函數調用的開銷，程式的運作效果提高了；
• inline是一個建議性的關鍵字，當修飾函數時，建議編譯器将該函數當成内聯函數來進行處理，即：在編譯階段，将該函數展開。如果定義為内聯函數體内有循環/遞歸等等，編譯器優化時會忽略掉内聯；
• inline不建議聲明和定義分離，分離會導緻連結錯誤。因為inline被展開，就沒有函數位址了，連結就會找不到；
• inline函數具有檔案作用域