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一、函数重载
#x1f4d2;1.1函数重载的概念
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系列专栏C
人之为学不日近则日退
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一、函数重载
1.1函数重载的概念
1.2函数重载的种类
1.3 C支持函数重载的原理
二、引用
2.1引用的概念
2.2引用的特性
2.3引用的使用场景
2.4传值和引用性能比较
2.5常引用
2.6引用和指针的区别 ️前言 在上期的学习中我们学习了命名空间和缺省参数对C有了初步的认识本期我们将会学习函数重载和引用等新的概念。 一、函数重载 自然语言中一个词可以有多重含义人们可以通过上下文来判断该词真实的含义即该词被重载了。 比如以前有一个笑话国有两个体育项目大家根本不用看也不用担心。一个是乒乓球一个 是男足。前者是“谁也赢不了”后者是“谁也赢不了”
1.1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。
1.2函数重载的种类 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;
}int main()
{cout Add(1, 2) endl;cout Add(1.0, 2.0) endl;
}上面的代码定义了两个同名的Add函数但是它们的参数类型不同第一个函数的两个参数都是int型第二个函数的两个参数都是double型在调用Add函数的时候编译器会根据所传实参的类型自动判断调用哪个函数。 参数个数不同 void Fun()
{cout f() endl;
}void Fun(int a)
{cout f(int a) endl;
}int main()
{Fun();Fun(1);return 0;
}参数类型顺序不同 void Text(int a, char b)
{cout Text(int a,char b) endl;
}void Text(char b, int a)
{cout Text(char b, int a) endl;
}int main()
{Text(1, a);Text(a, 1);return 0;
}有缺省参数的情况 void Fun()
{cout f() endl;
}void Fun(int a 10)
{cout f(int a) endl;
}int main()
{Fun(); //无参调用会出现歧义Fun(1); //调用的是第二个return 0;
}上面代码中的两个Fun函数构成函数重载编译可以通过因为第一个没有参数第二个有一个整型参数属于上面的参数个数不同的情况。但是Fun函数存在一个问题在没有参数调用的时候会产生歧义因为有缺省参数所以对两个Fun函数来说都可以不传参。 注意返回值的类型与函数是否构成重载无关。
1.3 C支持函数重载的原理 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。 我们想理解清楚函数重载还要了解函数签名的概念函数签名包含了一个函数的信息包括函数名、它的参数类型、他所在的类和名称空间以及其他信息。函数签名用于识别不同的函数。 C编译器和链接器都使用符号来标识和处理函数和变量所以对于不同函数签名的函数即使函数名相同编译器和链接器都认为他们是不同的函数。 Linux环境下采用C语言编译器编译后结果 可以看出经过gcc编译后函数名字的修饰没有发生改变。这也就是为什么C语言不支持函数重 载因为同名函数没办法区分。 采用C编译器编译后结果 其中_Z是固定的前缀3表示函数名的长度Add就是函数名i是int的缩写两个i表示两个参数都是int类型d是double的缩写两个d表示两个参数都是double类型。C就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。通过分析可以发现修饰后的名称中并不包含任何于函数返回值有关的信息因此也验证了上面说的返回值的类型与函数是否构成重载无关。 总结
C语言之所以没办法支持重载是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。
二、引用
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。 类型 引用变量名(对象名) 引用实体
int main()
{int a 0;int b a;//定义引用类型b是a的引用return 0;
}
注意引用类型必须和引用实体是同种类型的
2.2引用的特性 引用在定义时必须初始化 int main()
{int a 10;int b; //错误的return 0;
} 在使用引用时我们必须对变量进行初始化。int b a;这样的代码才是被允许的。 一个变量可以有多个引用 int main()
{int a 10;int b a;int c a;return 0;
}上面代码中b和c都是a的别名。就像孙悟空一样孙行者、悟空也都是他的名字所以一个变量也可以同时有多个引用。 引用不能改变指向 int main()
{int a 10;int b 20;int c a;c b;return 0;
} 我们可以看到b和c的地址不同所以c b表示的不是c是b引用而是是把b变量的值赋值给c引用的实体c依旧是a的引用所以引用一旦引用一个实体再不能引用其他实体也就是引用不能改变指向。 2.3引用的使用场景
做参数
引用做参数的意义
做输出型参数即要求形参的改变可以影响实参提高效率自定义类型传参用引用可以避免拷贝构造尤其是大对象和深拷贝对象 交换两个整型变量 void Swap(int num1, int num2)
{int tmp num1;num1 num2;num2 tmp;
}int main()
{int a 5;int b 10;Swap(a,b);return 0;
} 如上代码我们可以使用引用做参数实现了两个数的交换num1是 a 的引用和 a 在同一块空间对num1的修改也就是对 a 修改 b 同理所以在函数体内交换num1和num2实际上就是交换 a 和 b 。以前交换两个数的值我们需要传递地址还要进行解引用相对繁琐。 交换两个指针变量 void Swap(int* p1, int* p2)
{int* tmp p1;p1 p2;p2 tmp;
}int main()
{int a 5;int b 10;int* pa a;int* pb b;Swap(pa,pb);return 0;
}如果用C语言来实现交换两个指针变量实参需要传递指针变量的地址那形参就需要用二级指针来接收这显然十分容易出错。有了引用之后实参直接传递指针变量即可形参用指针类型的引用。 做返回值
引用做返回值的意义
减少拷贝提高效率。可以同时读取和修改返回对象
int add(int x, int y)
{int sum x y;return sum;
}int main()
{int a 5;int b 10;int ret add(a, b);cout ret endl;return 0;
}如上代码我们使用传值返回调用函数要创建栈帧sum是add函数中的一个局部变量存储在当前函数的栈帧中函数调用结束栈帧销毁sum也会随之销毁对于这种传值返回会生成一个临时的中间变量用来存储返回值在返回值比较小的情况下这个临时的中间变量一般就是寄存器。 如上代码传引用就是给sum起了一个别名返回的值就是sum的别名但是这里会出现问题函数调用结束栈帧销毁sum也会随之销毁返回它的值再进行调用就是越界访问打印出的值为随机值。 可是这里的值为什么是正确的呢这是取决于编译器的看编译器是否会对这块空间进行清理。
2.4传值和引用性能比较 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。
struct A
{int a[100000];
};void TestFunc1(A a)
{;
}void TestFunc2(A a)
{;
}void TestFunc3(A* a)
{;
}//引用传参————可以提高效率大对象或者深拷贝的类对象
void TestRefAndValue()
{A a;// 以值作为函数参数size_t begin1 clock();for (size_t i 0; i 10000; i)//就是单纯的调用一万次这个函数传一万次参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);//这里直接传的是变量名size_t end2 clock();//以指针作为函数参数size_t begin3 clock();for (int i 0; i 10000; i){TestFunc3(a);}size_t end3 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;cout TestFunc3(A*)-time: end3 - begin3 endl;
}
值和引用的作为返回值类型的性能比较
struct A
{int a[100000];
};
A a;//全局的函数栈帧销毁后还在// 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();//就让他返回不接收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;
}int main()
{TestReturnByRefOrValue();return 0;
}2.5常引用 权限放大
int main()
{const int a 10;int b a;return 0;
}上面代码中用const定义了一个常变量 a 然后给a取一个别名 b 这段代码在编译过程中出现了错误这是为什么呢 a 是一个常变量是不可以被修改的给 a 取别名为变量 b 变量b没有用const修饰所以不具有常属性是可以被修改的相当于权限的放大这种情况是不允许的。正确的做法是
int main()
{const int a 10;const int b a;return 0;
}权限缩小
int main()
{int a 10;const int b a;return 0;
}上面代码中给一个普通的变量a取了一个别名b这个b是一个常引用。这意味着可以通过a变量去对内存中存储的数据进行修改但是不能通过b去修改内存中存储的数据但是b会跟着变。
2.6引用和指针的区别
引用在概念上定义一个变量的别名指针存储一个变量的地址。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空指针。在sizeof中的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位机下占四个字节64位机下占八个字节。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。有多级指针但是没多级引用。访问实体方式不同。指针显式解引用引用编译器自己做处理。引用比指针使用起来相对更安全。
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