C++程序设计——函数重载、引用

简介: C++程序设计——函数重载、引用

一、函数重载


1.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。


例:


int test(int num1, int num2) {
}
int test(double num1, double num2) {
}
int test(int num1) {
}

注:只因为返回值类型不同,不能构成重载。


int test(int num1) {
}
double test(int num1) {
}


1.png


2.调用原理


编译器在编译时,会对传递的实参类型进行推演,然后根据推演结果选择合适的函数进行调用,如果没有合适的函数,则直接调用。


如果类型不能完全匹配,则编译器会尝试进行隐式类型转换,转换后有合适类型的函数则调用,没有则报错。


例:


2.png


3.重载底层实现原理


为什么C++支持函数重载,而C语言不支持?


在C/C++中,一个程序要运行起来,需要经历预处理、编译、汇编,链接几个阶段。


在C语言编译器中链接时报错:


3.png


在C++编译器中链接时报错:


4.png


可以看到在vs2019下,


C语言编译器对函数名字的修饰规则只是在函数名前加了一个下划线;


C++编译器对函数名字的修饰规则则比较复杂。


通过这里的对比理解就可以知道C语言没办法支持函数重载,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,所有支持重载。


通过这里的理解,也说明了为什么函数重载要求参数不同,而和返回值类型没有关系。


4.extern"C"


有时候在C++工程中可能需要将某些函数按照C语言的风格来编译,在函数前加extern"C"意思就是告诉编译器将该函数按照C语言规则进行编译。


例:


5.png


二、引用


1.引用概念


引用不是新定义一个变量,而是给已经存在的变量取了一个别名,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。


类型&引用变量名(对象名)=引用实体;


例:


void test() {
  int a = 10;
  int& ra = a;//定义引用类型
  cout << a << endl;
  cout << ra;
}
int main() {
  test();
  return 0;
}


6.png


注:引用类型必须和引用实体是同种类型。


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,就不能再引用其他实体


7.png


3.常引用


void testConstRef() {
  const int a = 10;
  //int& ra = a;//编译报错,a为常量
  const int& ra = a;
  //int& b = 10;//编译报错,b为常量
  const int& b = 10;
  double d = 3.14;
  //int& rd=d;//编译报错,类型不同
  const int& rd = d;
  //编译器在编译时,会自动生成一个临时变量
    //用来存储隐式类型转换的结果,rd是这个临时变量的引用,不是d的引用
}


4.使用场景


4.1做参数


void swap(int& num1, int& num2) {
  int temp = num1;
  num1 = num2;
  num2 = temp;
}
int main() {
  //testConstRef();
  int a = 10;
  int b = 20;
  cout << "a=" << a << endl;
  cout << "b=" << b << endl;
  swap(a, b);
  cout << "a=" << a << endl;
  cout << "b=" << b << endl;
  return 0;
}


8.png


4.2做返回值


int& count(int num1, int num2) {
  int temp = num1 + num2;
  return temp;
}
void test() {
  int& ret = count(10, 20);
  cout << ret << endl;
  count(20, 30);
  cout << ret << endl;
  count(30, 40);
  cout << ret << endl;
}
int main() {
  test();
  return 0;
}


9.png


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;如果已经返还给系统,则必须使用值传递。


即返回的实体必须要比函数的生命周期长,不能返回函数栈上的空间。


5.传值、传引用效率比较

以值作为参数或者返回值类型,在传值和返回期间,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拷贝,因此用值作为参数或者返回值类型,效率是非常低的,尤其是当参数或者返回值类型非常大时,效率就更低。


6.引用和指针的区别

在语法概念上,引用是其引用实体的一个别名,和其引用实体共用同一块空间,引用本身没有独立空间。


在底层实现上,引用实际上是有空间的,因为引用是按照指针的方式来实现的。


10.png


通过反汇编观察引用的实现方式:


11.png


会发现,引用在底层实现上就是按照指针的方式来实现的。


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的实体。


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,而指针始终是地址空间所占字节个数。


5.引用自加即引用的实体加一,指针自己即指针向后偏移一个类型的大小。


6.有多级指针,但没有多级引用。


7.访问实体方式不同:指针需要显示解引用,引用编译器自己处理。


8.引用比指针使用起来相对更安全。


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