大家好我是沐曦希
CSDN话题挑战赛第2期
参赛话题:学习笔记
往期博客:【C++初阶】C++入门上
涉及博客:【C语言进阶】程序环境和预处理
文章目录
- 1.函数重载
- 1.1 函数重载概念
- 1.1.1 参数类型不同
- 1.1.2 参数的个数不同
- 1.1.3 参数类型顺序不同
- 1.2 C++支持函数重载的原理–名字修饰(name Mangling)
- 1.2.1 采用C语言编译器编译后结果
- 1.2.2 采用C++编译器编译后结果
- 1.2.3 Windows下名字修饰规则
- 2.引用
- 2.1 引用概念
- 2.1.1 类型& 引用变量名(对象名) =引用实体
- 2.2 引用特性
- 2.3 常引用
- 2.4 使用场景
- 2.4.1 做参数
- 2.4.2 做返回值
- 2.5 传值、传引用效率比较
- 2.6 值和引用的作为返回值类型的性能比较
- 2.7 引用和指针的区别
- 3.写在最后
1.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。
例如:C++的自动识别变量的类型
1.1 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。
即函数名相同,参数不同(个数,类型,顺序)就是函数重载。
1.1.1 参数类型不同
#includeusing namespace std;//1.参数的类型不同int Add(int a, int b){cout << "Add(int a, int b)" << endl;return a + b;}double Add(double a, double b){cout << "Add(double a, double b)" << endl;return a + b;}int main(){int a = 10, b = 20;double c = 10.1, d = 20.2;int x = Add(a, b);double y = Add(c, d);cout << "x = " << x << endl;cout << "y = " << y << endl;return 0;}
1.1.2 参数的个数不同
#includeusing namespace std;//参数的个数不同void func(){cout << "func()" << endl;}void func(int a){cout << "func(int a)" << endl;}int main(){func();func(10);return 0;}
需要注意的是:缺省参数和函数重载结合用,有时候会报错。
都是这是函数重载,直接无参数调用func(),调用会报错,存在歧义。
1.1.3 参数类型顺序不同
参数顺序不同是指参数类型不同,顺序不同。
#includeusing namespace std;//参数顺序不同void func(int a, char b){cout << "func(int a, char b)" << endl;}void func(char a, int b){cout << "func(char a, int b)" << endl;}int main(){int x = 10;char y = 'y';func(x, y);func(y, x);return 0;}
1.2 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。
- 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?
- 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。
- 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。
- 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。
- 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】。
1.2.1 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。
1.2.2 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。
1.2.3 Windows下名字修饰规则
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。
【扩展学习:C/C++函数调用约定和名字修饰规则–里面有对vs下函数名修饰规则讲解】
C/C++ 函数调用约定
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。
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。**存在二义性,调用返回时候不能指定返回值类型。
例如:
#includeusing namespace std;int func(int a, double b){cout << "func(int a, double b)" << endl;return (int)(a + b);}double func(int a, double b){cout << "func(int a, double b)" << endl;}int main(){int a = 10;double b = 20.2;int x = func(a, b);double y = func(a, b);return 0;}
C++无法重载仅按返回类型区分的函数。
2.引用
2.1 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”。
引用是用来使指针更方便,代码更简化。
2.1.1 类型& 引用变量名(对象名) =引用实体
#includeusing namespace std;int main(){int a = 10;int& ra = a;//引用--ra就是a的别名cout << "a = " << a << endl;cout << "ra = " << ra << endl;cout << "&a = " << &a << endl;cout << "&ra = " << &ra << endl;a++;cout << "a = " << a << " " << "ra = " << ra << endl;ra++;cout << "a = " << a << " " << "ra = " << ra << endl;return 0;}
注意:引用类型必须和引用实体是同种类型的
2.2 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
#includeusing namespace std;int main(){int a = 10;// int& ra; // 该条语句编译时会出错int& ra = a;int& rra = a;int& pa = rra;cout << "&a = " << &a << "" << "&ra = " << &ra << "" << " &rra = " << &rra << "" << " &pa" << &pa << endl;return 0;}
2.3 常引用
#includeusing namespace std;int main(){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;return 0;}
权限可以缩小和平移,但是不能扩大。
例如:
#includeusing namespace std;int main(){int a = 10;int& ra = a;//权限平移const int& rra = a;//权限的缩小const int b = 10;//int& rb = b;//权限的放大,该语句编译会出错const int& rb = b;//权限的平移const int& p = 10;//权限平移return 0;}
被const修饰的引用只能够读,而不能写,即不能修改引用变量的值。
2.4 使用场景
2.4.1 做参数
#includeusing namespace std;void Swap(int& x, int& y){int tmp = x;x = y;y = tmp;}int main(){int a = 1;int b = 2;Swap(a, b);cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;return 0;}
引用不能代替指针实现链表。
因为引用一旦引用一个实体,再不能引用其他实体,而链表要增删节点。
优点:
1、减少空间浪费,提高程序效率。在C语言中,形参是实参的一份临时拷贝,既然是拷贝,就有时间和空间上的开销;而引用是实参的别名,相当于我们直接对实参进行操作,没有数据拷贝的过程,从而减少空间和时间的浪费,提高代码的效率。
2、引用可以直接改变实参,作为输入性参数及输出型参数可以不再传递指针;比如上面的 Swap 函数,在 Swap 函数内部交换的其实就是两个实参的值,不用再像以前一样需要传递实参的指针;
2.4.2 做返回值
#includeusing namespace std;int& Func(){static int n = 0;n++;return n;}int main(){cout << Func() << endl;cout << Func() << endl;cout << Func() << endl;return 0;}
下面代码输出什么结果?为什么?
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。
优点:
1.减少一次数据拷贝,节省空间,提高效率;
2.直接返回变量本身,从而可以通过返回值修改变量。
2.5 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。
#include#include using namespace std;struct A { int a[10000]; };void TestFunc1(A a) {}void TestFunc2(A& a) {}void TestRefAndValue(){A a;// 以值作为函数参数size_t begin1 = clock();for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)TestFunc1(a);size_t end1 = clock();// 以引用作为函数参数size_t begin2 = clock();for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)TestFunc2(a);size_t end2 = clock();// 分别计算两个函数运行结束后的时间cout << "TestFunc1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl;cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl;}int main(){TestRefAndValue();return 0;}
2.6 值和引用的作为返回值类型的性能比较
#include#include using namespace std;struct A { int a[10000]; };A a;// 值返回A TestFunc1() { return a; }// 引用返回A& TestFunc2() { return a; }void TestReturnByRefOrValue(){// 以值作为函数的返回值类型size_t begin1 = clock();for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)TestFunc1();size_t end1 = clock();// 以引用作为函数的返回值类型size_t begin2 = clock();for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)TestFunc2();size_t end2 = clock();// 计算两个函数运算完成之后的时间cout << "TestFunc1 time:" << end1 - begin1 << endl;cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl;}int main(){TestReturnByRefOrValue();return 0;}
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。
2.7 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。
#includeusing namespace std;int main(){int a = 10;int& ra = a;cout << "&a = " << &a << endl;cout << "&ra = " << &ra << endl;}
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。
#includeint main(){int a = 10;int& ra = a;int* pa = &a;std::cout << "&a = " << &a << std::endl;std::cout << "&ra = " << &ra << std::endl;std::cout << "&pa = " << &pa << std::endl;std::cout << "*pa = " << pa << std::endl;}
我们来看下引用和指针的汇编代码对比:
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.写在最后
那么这次的C++入门篇(二)就到这里了。