C++初阶(二)

news2025/7/10 9:38:45

文章目录

  • 一、缺省参数
    • 1、概念
    • 2、缺省参数分类
      • 1、全缺省参数
      • 2、半缺省参数
    • 3、特性总结
  • 二、函数重载
    • 1、引入函数重载
    • 2、函数重载概念
    • 3、函数重载分类
    • 4、C++支持函数重载的原理--名字修饰(name Mangling)
  • 三、 引用
    • 1、引用概念
    • 2、引用特性
    • 3、 常引用
    • 4、 使用场景
      • 1、做参数
      • 2、做返回值
      • 3、传值、传引用效率比较
      • 4、值和引用的作为返回值类型的性能比较
      • 5、引用和指针的区别
  • 三、 内联函数
    • 1、概念
    • 2、特性

一、缺省参数

1、概念

缺省参数是声明或定义函数时为函数的参数指定一个缺省值。在调用该函数时,如果没有指定实参则采用该形参的缺省值,否则使用指定的实参。

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2、缺省参数分类

1、全缺省参数

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2、半缺省参数

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3、特性总结

  1. 半缺省参数必须从右往左依次来给出,不能间隔着给。
  2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现。
  3. 缺省值必须是常量或者全局变量。
  4. C语言不支持(编译器不支持)。

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二、函数重载

1、引入函数重载

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。
比如:以前有一个笑话,国有两个体育项目大家根本不用看,也不用担心。一个是乒乓球,一个是男足。前者是“谁也赢不了!”,后者是“谁也赢不了!”


2、函数重载概念

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。


3、函数重载分类

1、参数类型不同

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2、参数个数不同

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3、参数类型顺序不同

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4、C++支持函数重载的原理–名字修饰(name Mangling)

为什么C++支持函数重载,而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。

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1、 实际项目通常是由多个头文件和多个源文件构成,而通过C语言阶段学习的编译链接,我们
可以知道,【当前a.cpp中调用了b.cpp中定义的Add函数时】,编译后链接前,a.o的目标文件中没有Add的函数地址,因为Add是在b.cpp中定义的,所以Add的地址在b.o中。那么怎么办呢?
2、 所以链接阶段就是专门处理这种问题,链接器看到a.o调用Add,但是没有Add的地址,就
会到b.o的符号表中找Add的地址,然后链接到一起。
3、 那么链接时,面对Add函数,链接接器会使用哪个名字去找呢?这里每个编译器都有自己的
函数名修饰规则。
4.、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,下面我们使
用了g++演示了这个修饰后的名字。
5.、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】。

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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

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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

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对比Linux会发现,windows下vs编译器对函数名字修饰规则相对复杂难懂,但道理都是类似的,我们就不做细致的研究了。
6.、通过这里就理解了C语言没办法支持重载,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。
7.、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。


三、 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。
比如:李逵,在家称为"铁牛",江湖上人称"黑旋风"。
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演示

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类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体。
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

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3、 常引用

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注意:引用只可以缩小或者平移,不可以放大。


4、 使用场景

1、做参数

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2、做返回值

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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。


3、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。
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4、值和引用的作为返回值类型的性能比较

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通过上述代码的比较,发现传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大。


5、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。

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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;
}

我们来看下引用和指针的汇编代码对比:
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引用和指针的不同点:

  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

三、 内联函数

1、概念

以inline修饰的函数叫做内联函数,编译时C++编译器会在调用内联函数的地方展开,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。
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如果在上述函数前增加inline关键字将其改成内联函数,在编译期间编译器会用函数体替换函数的调用。

查看方式:

  1. 在release模式下,查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add
  2. 在debug模式下,需要对编译器进行设置,否则不会展开(因为debug模式下,编译器默认不
    会对代码进行优化,以下给出vs2013的设置方式)
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2、特性

  1. 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。
  2. 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。下图为
    《C++prime》第五版关于inline的建议:

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3. 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。

如图:

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