【C++入门】—— C++入门 (中)_引用

简介: 【C++入门】—— C++入门 (中)_引用

前言:了解了什么是C++,我们进入了C++入门知识的命名空间,现在我们接着来讲剩下的C++入门知识讲解。

如果前面还有什么不懂的只是不妨仔细阅读上一篇: C++入门知识 (命名空间)



本篇主要内容:

缺省参数

函数重载

引用


1. 缺省参数

1.1 缺省参数概念

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


1.2 缺省参数分类

缺省参数分为:

  • 全缺省参数
  • 半缺省参数

全缺省参数:

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

int main()
{
  test();
  return 0;
}

在函数的所有参数上都给上缺省值,这就是全缺省!


半缺省参数:

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

只要函数的参数没有给全,那么这就是半缺省

// 这样给缺省参数可行吗?
void test(int a = 10, int b, int c = 30) // false
void test(int a = 10, int b = 20, int c) // false

这样显然是不行的,半缺省参数必须从右往左依次来给出,不能间隔着给!


在使用缺省参数时,注意:

  • 半缺省参数,必须从左往右,按顺序缺少,不能间隔缺少
  • 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现
  • 缺省值必须是常量或者全局变量

2. 函数重载

函数重载通俗一点来讲就是C++上的一词多义!

2.1 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。

我们来具体看看三种不同的情况:

// 1、参数类型不同
int test1(int left, int right)
{
  ......
}
double test1(double left, double right)
{
  ......
}
// 2、参数个数不同
void test2()
{
  ......
}
void test2(int a)
{
  ......
}
// 3、参数类型顺序不同
void test3(int a, char b)
{
  ......
}
void test3(char b, int a)
{
  ......
}

注意:只有这三种情况参能构成函数重载,如果两个函数返回值不同,不构成函数重载

// 假设两者都返回 x 
int test3(int a, char b)
{
  ......
  return x;
}
double test3(int a, char b)
{
  ......
  return x;
}
// 这种情况不构成函数重载!!!



2.2 函数重载原理

C语言为什么不支持函数重载

我们在之前环境与预处理讲过,代码变成可执行程序需要经过四个阶段

预处理 编译 汇编 链接

  • Test.cpp

     预处理!头文件展开/宏替换/去掉注释/条件编译

  • Test.i
    编译检查语法,生成汇编代码(指令级代码)
  • Test.s
    汇编将汇编代码生成二进制机器码
  • Test.o
    链接 合并链接,生成可执行程序

在C语言中符号表中两个func函数的地址编译器无法知道调用哪个函数,因此C语言不支持函数重载


在C++的汇编中,我们发现这两个函数

C++中函数参数的类型,数量,顺序不同在符号表中的名字就不一样,就可以区分两个函数,所以支持重载

C语言符号表中只有一个函数名,所以C语言程序不支持重载


3. 引用

3.1 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。

引用在使用上就像是起外号一样,比如李逵,在家称为"铁牛",江湖上人称"黑旋风"。

引用的使用:

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体;

void test()
{
  int a = 10;
  int& ra = a;//<====定义引用类型
  printf("%p\n", &a);
  printf("%p\n", &ra);
}

它们指向的是同一块空间

注意:引用类型必须和引用实体是同种类型的


3.2 引用特性

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
void test()
{
int a = 10;
int& ra; // 我们在定义时,不初始化引用
//int& ra = a;
int& rra = a;
printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);
}

void test()
{
  int a = 10;

  int& ra = a;

  int b = 20;
  // 此处是赋值,而不是改变引用对象
  ra = b; 

  //一旦引用初始化后就不能改变引用对象
  // int c = 30; // false
  // int& ra = c; // false
  cout << ra << ' ' << a << ' ' << b << endl;
}

引用一旦初始化就不能改变引用对象


3.3 使用场景

  • 做参数
  • 做返回值

做参数:

// 传引用传参
void test(int& x)
{
  x++;
}
int main()
{
  int a = 10;
  // 这里是a,而不是&a
  test(a);
  
  cout << a << endl;
  return 0;
}

传引用传参时,修改形参会改变实参的值!


做返回值:

引用做返回值时,可在函数外面修改函数里面的内容,前提是引用的变量出了函数不会销毁

static int n = 0;
int& Count()
{
  n++;
  return n;
}
int main()
{
  int& ret = Count();
  cout << ret << endl;
  ret = 3;
  // 这里修改ret是能做到修改函数返回值的
  cout << ret << endl;
  return 0;
}

函数内局部变量出了作用域会销毁,所以在做返回值时必须是静态变量或者全局变量

我们来注意下这段代码

int& Add(int a, int b)
{
  // c普通变量
  int c = a + b;
  return c;
}

在这段代码中,变量c既不是全局变量也不是静态变量,引用能这么使用吗?

  • 答案显然不可以,在函数调用完后C就被销毁了,而将C的引用返回后,在它被销毁前可能会有结果,也可能是随机值

3.4 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。

传值返回

#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;
}

传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大,用值作为参数或者返回值类型效率是非常低下的,要经过大量中间过程,尤其是当参数或者返回值类型非常大时,效率就更低!


3.5 引用和指针的联系

  • 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。
  • 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。
//底层上:
int main()
{
  int a = 10;
  
  int& ra = a;
  ra = 20;
  
  int* pa = &a;
  *pa = 20;
  
  return 0;
}

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,而指针可以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

3.6 常引用

总所周知,常量具有不可修改性,所以引用一个常量时要加上const,触及了权限大小的问题,只需要记住一句:权限可以缩小,但是不能放大!

void Test()
{
  const int a = 10;
  //int& ra = a; // 权限放大,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; // 中间产生了一个临时变量,临时变量具有常性,需要const修饰
  const double&& rd = d;
}

引用的知识了解到这里,后面遇到还会补充


4. 总结

本小结我们了解C++入门的三大知识,缺省参数,函数重载,以及引用,在后面C++的学习中这些都极为重要,尤其是引用。到这里我们已经入门一大半了,还有最后一点入门知识,我们期待下回分解!

谢谢大家支持本篇到这里就结束了

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