【C++】 C++入门和基础(下)

简介: 【C++】 C++入门和基础

缺省值必须是常量或者全局变量

void QueueInit(int n = 10);//申明给值
#include"Queue.h"
void QueueInit(int n)//定义给值不可以,必须在申明给值
{
       cout << n << endl;
}
#include"Queue.h"
int main()
{
       QueueInit();//不给值默认是10,如果是定义给值,则头文件在这展开时
       //编译器找不到其默认值,链接时找定义
       QueueInit(20);
       return 0;
}


六、函数重载


C语言不支持重载,C++支持重载!


C++是如何支持的?为什么C语言不能支持?


这里我们一起探索一下问题的答案!


6.1、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 顺序)必须不同,常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题


//C语言不支持同名函数
//CPP支持同名函数
//要求:参数名相同————
//参数不同:参数个数/类型/顺序
int Add(int left, int right)
{
  return left + right;
}
double Add(double left, double right)
{
  return left + right;
}
void f(int i, double d)
{
  cout << "void f(int i, double d)" << endl;
}
void f(double i, int d)
{
  cout << "void f(double i, int d)" << endl;
}
//示例二
void swap(int* p1, int* p2)
{
  int x = *p1;
  *p1 = *p2;
  *p2 = x;
}
void swap(double* p1, double* p2)
{
  double x = *p1;
  *p1 = *p2;
  *p2 = x;
}
int main()
{
  cout << Add(1, 2) << endl;
  cout << Add(1.1, 2.2) << endl;
  f(1, 22.2);
  f(22.2, 1);
  int a = 0, b = 1;
  double c = 1.1, d = 2.2;
  swap(&a, &b);
  swap(&c, &d);
  return 0;
}


为什么C++支持函数重载,而C语言不支持函数重载呢?为此我们不得不提到一个新的概念名字修饰(name Mangling)。


6.2、 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。


1669443410799.jpg


1. 实际我们的项目通常是由多个头文件和多个源文件构成,而通过我们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。(如果同学们忘记了上面过程,咋们老师要带同学们回顾一下)


3. 那么链接时,面对Add函数,连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。


示例:由于Windows下vs的修饰规则过于复杂,而Linux下gcc的修饰规则简单易懂


1669443424960.jpg


g++(C++)的函数名修饰

1669443436209.jpg

gcc

1669443452115.jpg


6.3 、extern “C”


在函数前加extern "C",意思是告诉编译器, 将该函数按照C语言规则来编译.

1669443465296.jpg

C++可以调用C的库,利用extern 是c++的语法


C也可以调用C++的库,但是很麻烦,需要条件编译


下面就是条件编译


1669443475328.jpg

小结:为啥C++支持函数重载

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。


七、C++的引用


7.1 、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。


就是类似于有些和正品耐克鞋质量一样好的莆田鞋,他们之间的价格可能差了好几倍,但是他们的本质是一样的。


代码+监视示例:


1669443507754.jpg


7.2、 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


1669443523620.jpg


赋值操作执行时,比如说是上面的e赋值给b,编译器会给e产生一个临时变量,再把临时变量赋值给b,临时变量具有常性权限缩小,所以+const


比如:


示例1:

int main()
{
  int a = 10;
  int& b = a;//不变
  //取别名原则:对原引用变量,权限只能缩小,不能放大
  const int x = 20;//const是可读但不可改写(读写权限)
  //int& y = x; //权限放大了
  const int& y = x;
  int c = 30;
  const int& d = c;//权限的缩小
  return 0;
}

示例2:

int main()
{
  int a = 10;
  int& b = a;
  const int& c = 20;//在传参过程取别名,才是它更多的作用
  //C++允许相似类型隐式转换,会发生截断或者是整形提升
  double d = 2.2;
  const int& e = d;//e是临时变量的地址,不是d的地址
    retuen 0;
}


7.3、 使用场景


1、做参数


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

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,如果返回对象还未还给系统,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。


7.4、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。


测试引用传参的效率、传值、指针传参效率的区别的函数

#include <time.h>
struct A{ int a[10000]; };
void TestFunc1(A aa){}
void TestFunc2(A& aa){}
void TestFunc3(A* paa){}
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();
       size_t begin3 = clock();
       for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
              TestFunc3(&a);
       size_t end3 = 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;
       cout << "TestFunc3(A*)-time:" << end3 - begin3 << endl;
}


在我的电脑下测试结果


1669443588078.jpg


顺带提一下引用和指针的区别:底层的角度,指针和引用是一样的,因为引用底层就是指针


为啥传值会更慢?


传值调用会产生一个临时变量,也就是图中的方块,所以效率更低


1669443598960.jpg


7.5、引用和指针的不同点:


1. 引用在定义时必须初始化,指针没有要求

2. 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

3. 没有NULL引用,但有NULL指针

4. 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)

5. 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

6. 有多级指针,但是没有多级引用

7. 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

8. 引用比指针使用起来相对更安全


八、内联函数


8.1、内联函数的概念


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,没有函数压栈的开销, 内联函数提升程序运行的效率。


8.2、内联函数的特性


1. inline是一种以空间换时间的做法,省去调用函数额开销。所以代码很长或者有循环/递归的函数不适宜 使用作为内联函数。


2. inline对于编译器而言只是一个建议,编译器会自动优化,如果定义为inline的函数体内有循环/递归等 等,编译器优化时会忽略掉内联。


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。


探究:为什么C++要写出内联函数?


用C语言实现一个加法的宏

#define ADD(x, y)((x) + (y))

宏的优缺点:


优点: 1.增强代码的复用性。 2.提高性能。 缺点: 1.不方便调试宏。(因为预编译阶段进行了替换) 2.导致代码可读性差,可维护性差,容易误用。 3.没有类型安全的检查 。


使用内联写一个加法函数

inline int Add(int x, int y)
{
  int z = x + y;
  return z;
}

内联函数的优点:


inline: 1、debug版本下支持调试 2、不容易写错,就是普通函数的写法


所以内联函数是替换宏的一个好办法。

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