前言：
上篇我们对C++的历史以及C++的命名空间，C++关键字，输入、输出，缺省参数进行了了解，那么承接上篇的知识点再来将C++的基础知识了解完毕。
1. 函数重载
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（函数返回值不同不能构成重载）。
代码演示：
#include <iostream> using namespace std; //参数类型不同 int Add(int left, int right) { cout << "int Add(int left, int right)" << endl; return left + right; } double Add(double left, double right) { cout << "double Add(double left, double right)" << endl; return left + right; } //参数个数不同 void Func() { cout << "void Func()" << endl; } void Func(int a) { cout << "void Func(int a)" << endl; } //参数类型顺序不同 void Func(int a, char ch) { cout << "void Func(int a, char ch)" << endl; } void Func(char ch, int a) { cout << "void Func(char ch, int a)" << endl; } int main() { Add(1, 2); Add(1.1, 2.2); Func(); Func(1); Func(1, 'a'); Func('a', 1); return 0; }
1.2C++支持函数重载的原理
为什么C++支持函数重载，而C语言不支持函数重载？
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。
C语言：
//Test.c #include <stdio.h> void func(int x, int y) { //... } void func(double x, double y) { //... } int main() { return 0; }
C语言会直接将函数名放进符号表，如果两个函数名相同，那么将会无法区分，而C++则采用了函数名修饰规则：
//Test.cpp void func(int x, int y) { //... } void func(double x, double y) { //... } int main() { return 0; }
每个编译器对于函数名修饰规则都是不同的：VS2019
在g++下又是一种不同的修饰规则：
通过上面我们可以看出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】。
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。
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。
2. 引用
在之前C语言阶段中我们了解到了指针，并且也知道了指针如何使用，那么关于指针还是有些许的难理解，那么在C++中使用的引用这个概念
2.1引用的概念
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。
也就是说给变量起了一个“外号”，叫它的本来的名字可以找到它，叫它的外号也可以找到它。
使用方法：
类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；
void Test() { int a = 10; //定义引用类型 int& ra = a; int& rb = ra; //类型需一样 //double& rc = rb; printf("%p\n", &a); printf("%p\n", &ra); printf("%p\n", &rb); } int main() { Test(); 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
1. 引用在定义时必须初始化
void Test() { int a = 10; //定义引用类型 //int& ra; //必须初始化 int& ra = a; }
2. 一个变量可以有多个引用
void Test() { int a = 10; //定义引用类型 int& ra = a; int& rra = a; int& rrra = a; }
3. 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体
void Test() { int a = 10; int b = 20; //定义引用类型 int& ra = a; int& rra = a; //int& ra = b; //不能再引用其他实体 int& rb = b; }
2.3常引用
在引用的过程中，权限可以平移、缩小，但是万万不能放大。
代码演示：
void Test() { const int a = 10; //权限的放大 //int& ra = a; //权限平移 const int& b = a; //权限缩小 int c = 20; const int& rc = c; }
那么还有一种情况：
void Test() { const int a = 10; int b = a; //这里是赋值拷贝，修改b并不影响a int c = 20; double d = c; //会发生类型转化 int x = 10; //double& y = x; //发生类型转会产生临时变量，而临时变量具有常性，所以权限不能放大 const double& y = x; }
2.4使用场景
1. 做参数
// 1.做参数 void Swap(int& a, int& b) { int tmp = a; a = b; b = tmp; }
2. 做返回值
// 2.做返回值 int& Func() { //静态变量 static int n = 0; n++; //...... return n; }
那么在使用引用做返回值的时候，如果返回的是一个局部变量会发生什么呢？
下面这段代码的结果是什么呢？
int& Add(int x, int y) { //局部变量 int c = x + y; return c; } int main() { int& ret = Add(10, 20); Add(30, 40); cout << "Add(10, 20) = " << ret << endl; cout << "Add(10, 20) = " << ret << endl; return 0; }
可以看到当我们使用局部变量的引用作为返回值，也是可以得到我们想要的结果，那么事实真的如此吗？
在函数中的这个局部变量的生命周期只在这个函数内部，当函数返回局部变量之后，函数栈帧也会跟着销毁，所以这个局部变量的引用其实是一块已经被释放了的空间，这时如果没有人去改变这块空间的内容，那么就还是原来的值，若有人去改变了这块空间的内容，那么就会变为随机值。
**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。
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。
2.5.1传址和传引用效率比较
//计算传值和传引用的效率 #include <time.h> 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; }
2.5.2传址返回和传引用返回效率比较
//传值返回和传引用返回比较 #include <time.h> 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; }
总结：
1. 传引用传参（任何时候都可以使用）
提高效率，形参的修改影响实参
2. 传引用返回（出了函数作用域对象还在才可以使用）
提高效率，修改返回对象
2.6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。
int main() { int a = 10; int& ra = a; cout << "&a = " << &a << endl; cout << "&ra = " << &ra << endl; return 0; }
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; //引用 int& ra = a; ra = 20; //指针 int* pa = &a; *pa = 20; return 0; }
可以看到引用和指针非常相似，在某种程度上来讲他就可以是指针
可以看一看指针和引用的汇编代码对比：
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。
3. 内联函数
在了解内联函数之前我们先要对C语言阶段学习的宏进行复习：
定义的一个宏常量或者是宏函数会在编译的时候进行展开替换，并且宏不能进行调试也不能实现函数递归（C语言：程序环境和预处理）。
3.1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。
int Add(int& x, int& y) { return x + y; } int main() { int ret = 0; ret = Add(10, 20); return 0; }
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vs2019的设置方式)
//内联函数 inline int add(int x, int y) { return x + y; } int main() { int ret = 0; ret = add(1, 2); return 0; }
3.2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。
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。
总结：
宏的优点：
1.增强代码的复用性。
2.提高性能。
宏的缺点：
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 。
C++有哪些技术替代宏？
1. 常量定义 换用const enum
2. 短小函数定义 换用内联函数
4. auto关键字（C++11）
随着学习的不断深入，程序也越来越复杂，我们也可以发现许多程序中用到的类型也是越来越复杂，就比如：
1. 类型难于拼写
2. 含义不明确导致容易出错
4.1auto简介
在早期C/C++中auto的含义是：使用auto修饰的变量，是具有自动存储器的局部变量，但遗憾的是一直没有得到很好的应用效果。
C++11中，标准委员会赋予了auto全新的含义即：auto不再是一个存储类型指示符，而是作为一个新的类型指示符来指示编译器，auto声明的变量必须由编译器在编译时期推导而得。
代码演示：
int TestAuto() { return 10; } int main() { int a = 10; auto ra = a; auto ch = 'a'; auto b = TestAuto(); //无法通过编译，使用auto定义变量时必须对其进行初始化 //auto c; cout << typeid(ra).name() << endl; cout << typeid(ch).name() << endl; cout << typeid(b).name() << endl; return 0; }
【注意】
使用auto定义变量时必须对其进行初始化，在编译阶段编译器需要根据初始化表达式来推导auto的实际类型。因此auto并非是一种“类型”的声明，而是一个类型声明时的“占位符”，编译器在编 译期会将auto替换为变量实际的类型。
4.2auto的使用细则
1. auto与指针和引用结合起来使用
用auto声明指针类型时，用auto和auto*没有任何区别，但用auto声明引用类型时则必须加&
int main() { int x = 10; auto a = &x; auto* b = &x; //声明引用必须加上& auto& c = x; cout << typeid(a).name() << endl; cout << typeid(b).name() << endl; cout << typeid(c).name() << endl; *a = 20; *b = 30; c = 40; return 0; }
2. 在同一行定义多个变量
当在同一行声明多个变量时，这些变量必须是相同的类型，否则编译器将会报错，因为编译
器实际只对第一个类型进行推导，然后用推导出来的类型定义其他变量。
void TestAuto() { auto a = 1, b = 2; auto c = 3, d = 4.0; // 该行代码会编译失败，因为c和d的初始化表达式类型不同 }
4.3auto不能推导的场景
1. auto不能用于函数的参数
//无法推导出auto代表什么类型 void TestAuto(auto a) { //... }
2. auto不能直接用来声明数组
void TestAuto() { int a[] = {1,2,3}; //不能直接声明数组 auto b[] = {4，5，6}; }
3. 为了避免与C++98中的auto发生混淆，C++11只保留了auto作为类型指示符的用法。
5. 基于范围的for循环
5.1范围for语法
在C++98中要遍历数组并且让他们变为原来的2倍：
void TestFor() { int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 }; for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i) { array[i] *= 2; } for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i) { cout << array[i] << " "; } } int main() { TestFor(); return 0; }
对于一个有范围的集合而言，由程序员来说明循环的范围是多余的，有时候还会容易犯错误。因此C++11中引入了基于范围的for循环。for循环后的括号由冒号“ ：”分为两部分：第一部分是范围内用于迭代的变量，第二部分则表示被迭代的范围。
改善代码：
void TestForAuto() { int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 }; for (auto& x : array) { x *= 2; } for (auto e : array) { cout << e << " "; } }
范围for：依次取array中的元素然后赋值给e，并且自动判断结束，自动迭代。
注意：与普通循环类似，可以用continue来结束本次循环，也可以用break来跳出整个循环。
5.2范围for的使用条件
1. for循环迭代的范围必须是确定的
对于数组而言，就是数组中第一个元素和最后一个元素的范围；对于类而言，应该提供begin和end的方法，begin和end就是for循环迭代的范围。
void TestFor1(int array[]) { //没有给出确定的范围 for (auto& e : array) cout << e << endl; }
2. 迭代的对象要实现++和==的操作（后续了解）。
6. 指针空值nullptr（C++11）
6.1 C++98中的指针空值
在良好的C/C++编程习惯中，声明一个变量时最好给该变量一个合适的初始值，否则可能会出现不可预料的错误，比如：未初始化的指针。
如果一个指针没有合法的指向，我们基本都是按照如下方式对其进行初始化：
void TestPtr() { int* p1 = NULL; int* p2 = 0; // …… }
那么这个NULL到底是一个什么呢？
NULL实际是一个宏，在传统的C头文件(stddef.h)中，可以看到如下代码：
#ifndef NULL #ifdef __cplusplus #define NULL 0 #else #define NULL ((void *)0) #endif #endif
可以看到NULL可能被定义为字面常量0，或者被定义为无类型指针(void*)的常量。但是无论是哪种方法都会有些许的问题：
void f(int) { cout << "f(int)" << endl; } void f(int*) { cout << "f(int*)" << endl; } int main() { f(0); f(NULL); f((int*)NULL); return 0; }
程序本意是想通过f(NULL)调用指针版本的f(int*)函数，但是由于NULL被定义成0，因此与程序的初衷相悖。
在C++98中，字面常量0既可以是一个整形数字，也可以是无类型的指针(void*)常量，但是编译器默认情况下将其看成是一个整形常量，如果要将其按照指针方式来使用，必须对其进行强转(void*)0。
注意：
1. 在使用nullptr表示指针空值时，不需要包含头文件，因为nullptr是C++11作为新关键字引入的。
2. 在C++11中，sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。
3. 为了提高代码的健壮性，在表示指针空值时建议最好使用nullptr。
朋友们、伙计们，美好的时光总是短暂的，我们本期的的分享就到此结束，最后看完别忘了留下你们弥足珍贵的三连喔，感谢大家的支持！
