【C++语言】冲突-C语言：输入输出、缺省参数、引用、内联函数

前言

这里是对上篇推文的衔接。

正文

2. C++的输入与输出：

了解了上面的知识，确实这样写就不大好了，当然如果是竞赛，全部展开还会影响代码速度。

#include<iostream>
// std是C++标准库的命名空间名，C++将标准库的定义实现都放到这个命名空间中
using namespace std;
int main()
{
cout<<"Hello world!!!"<<endl;
return 0;
}

这里就不如单独展开,或者单独访问

#include<iostream>

using  std::cout;
using  std::endl;
int main()
{
cout<<"Hello world!!!"<<endl;
std::cout<<"Hello world!!!"<<std::endl;
return 0;
}

说明：

1. 使用cout标准输出对象(控制台)和cin标准输入对象(键盘)时，必须包含< iostream >头文件以及按命名空间使用方法使用std。
2. cout和cin是全局的流对象，endl是特殊的C++符号，表示换行输出，他们都包含在包含< iostream >头文件中。
3. <<是流插入运算符，>>是流提取运算符。
4. 使用C++输入输出更方便，不需要像printf/scanf输入输出时那样，需要手动控制格式。C++的输入输出可以自动识别变量类型。
5. 实际上cout和cin分别是ostream和istream类型的对象，>>和<<也涉及运算符重载等知识。

3.缺省参数

3.1 缺省参数的概念：

• 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。
  

3.2 缺省参数的分类：

全缺省参数：

void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"b = "<<b<<endl;
cout<<"c = "<<c<<endl;
}

半缺省参数：

void Func(int a, int b = 10, int c = 20)
{
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"b = "<<b<<endl;
cout<<"c = "<<c<<endl;
}

注意：

1.半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给

解释：我们函数输入参数是按照从左向右的顺序，如果半缺省参数也从左向右的顺序来，那么就很有可能后面的参数没有默认值，导致参数缺少；

2.缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现，在声明给缺省。

理由：在预处理阶段—编译阶段我们都只能看到声明文件，不包含定义文件，所以如果是声明没有给缺省，我们传入参数数量若少于声明参数数量则会报错。所以我们就在声明给缺省。

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）

4.函数重载

4.1 函数重载的概念：

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。

#include<iostream>
using namespace std;
// 1、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;
}
// 2、参数个数不同
void f()
{
  cout << "f()" << endl;
}
void f(int a)
{
  cout << "f(int a)" << endl;
}
// 3、参数类型顺序不同
void f(int a, char b)
{
  cout << "f(int a,char b)" << endl;
}
void f(char b, int a)
{
  cout << "f(char b, int a)" << endl;
}
int main()
{
  Add(10, 20);
  Add(10.1, 20.2);
  f();
  f(10);
  f(10, 'a');
  f('a', 10);

  return 0;
}

5.引用

5.1 引用的基本概念：

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。只是别名。

在代码中引用的格式：类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

5.2 引用的特性：

#include<stdio.h>
int main()
{
  int a = 10;
  int b = 20;
  //int& b;这里会报错，原因引用必须初始化
  int& ra = a;//这里就是定义ra为a的别名
  int& rra = a;//一个变量可以有多个引用
  //int& ra=b;//这里会报错，引用只能引用一个引用实体，引用在C++中是不能更改的；
  printf("%d %d %d\n", a, ra,rra);
  //打印结果为：10  10  10
  printf("%p %p %p\n", &a, &ra,&rra);
  //打印结果为：00B3F70C 00B3F70C 00B3F70C
  ra=b;//赋值操作，a.ra.rra为同一空间，一个改变其他肯定改变，值是统一的，只是称呼不同罢了
  printf("%d %d %d\n", a, ra,rra);
  //打印结果为：20  20  20
}

从上面代码我们可以得出引用的特性：

1. 引用定义必须初始化，也就是必须有引用实体；
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;

5.3 常引用：

#include<stdio.h>
int main()
{
  //引用过程中权限不能扩大，但可以平移和缩小
  const int a = 10;
  //int& ra = a; // 该语句编译时会出错，a为常量--权限扩大(x)
  int c = 20;
  const int& rc = c;//权限缩小
  const int& ra = a;//权限平移
}

• 结论：引用过程权限只能平移或者缩小，不能扩大

// int& b = 10; // 该语句编译时会出错，b为常量--权限扩大(x)
  const int& b = 10;
  
  double d = 12.34;
  //int& rd = d; // 该语句编译时会出错，类型不同--权限扩大(x)
  const int& rd = d;//为什么不报错呢？为什么加个const就可以了

再看这个例子，const int& rd = d;//为什么不报错呢？为什么加个const就可以了？其实这个对比上面局的b的例子或许能得出答案；

• 10是一个常量，类型可以看做为const int类型，所以第一句是权限扩大，会报错。所以加const修饰就可以，实现权限平移，不会报错
• 第二个是会发生强制类型转化，但转换过程中会用到中间临时变量，临时变量具有常性，为一个常量，所以理由同上；

int func1()
{
  int x = 10;
  return x;
}

int& func2()
{
  int x = 10;
  return x;
}

int main()
{
  int ret = func1();//拷贝
  //int& ret = func1();报错，权限扩大（x）
  const int& ret = func1; //和上面一样，返回值的话是需要通过临时变量的，也就同上

  int& ret = func2();//这就没有问题，这里的func2（）相当于对x的取别名，这里就相当于再次取别名
  const int& ret = func2();//权限的缩小；
}

5.4 引用使用场景：

1. 做参数：

//拿交换函数来举个例子：
void Swap(int& left,int& right)
{
  int tem = left ;
  left = right;
  right =tem;
}

Swap(a,b);

在上述代码中，其实我们传入的a，b就不在是a，b的值拷贝了，而是a，b的别名，所以更改left，right就可以实现更改a，b；

这里可以对比一下值传参和引用传参的效率比较： 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. 做返回值：

//传值返回
#include<stdio.h>
#include<iostream>
using namespace std;

int& count(int x)//返回一个n的别名
{
  int n = x;
  n++;
  return n;
}

int main()
{
  int& ret = count(10);//别名的多层复用
  cout << ret << endl;//运行结果：11

  count(20);
  rand();
  cout << ret << endl;//运行结果：随机值
}

为什么这里会出现错误，而不是和我们上面所说的一样，n一改变其他别名也会改变呢？其实这里依旧是这个原理，但不一样的是这里的n为局部变量，n在调用过后栈区间会清除（并非销毁空间，归还区间访问权，清理该区间的数据）。那问题来了，为什么第一个答案是11是正确的呢，这可能跟编译器有关，编译器没有在清除该区域，只是收回了访问权（比如：指针就无法访问到这片空间，但值或许没变），但在调用rand（）函数或者随机一个函数时，会开辟空间，就可能会利用到n那片空间，系统在栈帧操作过程中，就会有赋值，所以当我们引用继续访问时，发现值已经改变；

总结：传参引用都可以使用，但作为返回值需要考虑传回参数是否会出作用域后被清除。

6.内联函数

6.1 概念：

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。

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)

6.2 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、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。