【C++专栏】C++入门 | 函数重载、引用、内联函数

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C++入门 | 函数重载、引用、内联函数

文章编号：C++入门 / 02

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一、函数重载

结论：函数名相同 参数不同（类型相同、个数相同、顺序不同）返回值可同可不同。

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/类型/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。

2. 函数重载的使用

#include<iostream>
using namespace std;
//1.参数类型不同
int Add(int a, int b)
{cout << "int Add(int a, int b)" << endl;return a + b;
}
double Add(double a, double b)
{cout << "double Add(int a, int b)" << endl;return a + b;
}
//2.参数个数不同
void func()
{cout << "func()" << endl;}
void func(int a)
{cout << "func(int a)" << endl;
}
//3.参数类型顺序不同
void func(int a, char b)
{cout << "f(int a, char b)" << endl;
}
void func(char a, int b)
{cout << "f(char a, int b)" << endl;
}
int main()
{Add(3,4);Add(3.5, 3.7);func();func(10);func(20, 'a');func('a', 20);return 0;
}

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二、引用

结论：引用就是给已经存在的变量取别名，不是重新定义一个变量。

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。

void Test1()
{int a = 10;int& b = a;// 定义引用类型printf("a的地址：%p\n", &a);printf("b的地址：%p\n", &b);}int main()
{Test1();return 0;
}

输出结果：

2. 引用特性

结论：引用必须初始化。不可以直接定义int& s;

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

void Test2()
{int s = 10;//int& s;  编译出错int& rs = s;int& rrs = s;printf("s的地址：%p\nrs的地址：%p\nrrs的地址：%p\n", &s, &rs, &rrs);
}

3. 常引用

结论：const可以使变量变为常量

在C++中，const是用于指定一个变量为常量（constant）的关键字。使用const关键字声明的变量不能被修改。它可以用于声明常量值、函数参数、函数返回值和成员函数。

void Test3()
{const int a = 10;//int& ra = a; //编译时出错，a是常量const int& ra = a;//int& b = 10; //编译时出错，b是常量const int& rb = 10;double d = 10.15;//int& rd = d;//编译时出错，类型（double）不同const double& rd = d;}

4. 引用的使用场景

4.1 参数

引用做参数传值

void Swap(int& left, int& right)
{int temp = left;left = right;right = temp;
}
void Swap(int*left, int* right)
{int temp = *left;*left = *right;*right = temp;
}
int main()
{int a = 2;int b = 3;//引用传值交换Swap(a, b);cout << a << " " << b << endl;//指针传值交换Swap(&a, &b);cout << a << " " << b << endl;return 0;
}

4.2 返回值

使用引用做返回值

int& Count()
{static int n = 0;n++;// ...return n;
}
int main()
{int ret=Count();cout << ret << endl;return 0;
}

5. 传值&传引用效率对比

结论：传引用比传值效率高

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。

测验代码：

#include<iostream>
#include <time.h>
using namespace std;
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;
}
int main()
{TestRefAndValue();return 0;
}

输出结果：

6. 引用&指针区别

结论：从语法概念上引用只是取别名，没有独立的空间，但从底层实现上是有空间产生的，因为引用是按照指针方式来实现的。

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{int a = 10;int& ra = a;ra = 20;int* pa = &a;*pa = 20;return 0;
}

引用和指针的汇编代码对比：

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

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三、内联函数

结论：内联函数是一种用于提高函数调用效率的优化手段，适用于函数体简单且执行时间短的函数。但是在使用时需要根据具体情况进行权衡和选择。

1. 内联函数概念

C++内联函数是一种特殊的函数，它在编译时会被直接插入到调用它的地方，而不是通过跳转到函数的地址来进行调用。内联函数的主要目的是提高函数调用的效率，避免因函数调用带来的额外开销，例如压栈、跳转等操作。

使用内联函数可以有效地减少函数调用的开销，因为内联函数的代码会直接插入到调用它的地方，而不需要通过函数调用来执行。这就意味着在执行过程中不需要额外地保存和恢复函数的上下文信息，也不需要进行函数调用和返回的跳转。

要定义一个内联函数，需要在函数定义前加上关键字inline。内联函数的定义通常写在头文件中，以便在多个cpp文件中进行共享。

2. 内联函数特性

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。

3. 内联函数的使用

#include<iostream>
using namespace std;
//内联函数
inline int Add1(int a,int b)
{return a + b;
}int main()
{int ret = Add1(3, 5);cout << ret << endl;return 0;
}

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