面向对象编程语言(C++)复习笔记(2)——函数内联，重载，模板
(一)内联函数:
引入内联函数的目的是为了解决程序中函数调用的效率问题，这么说吧，程序在编译器编译的时候，编译器将程序中出现的内联函数的调用表达式用内联函数的函数体进行替换，而对于其他的函数，都是在运行时候才被替代。这其实就是个空间代价换时间的i节省。所以内联函数一般都是1-5行的小函数。在使用内联函数时要留神：
- 在内联函数内不允许使用循环语句和开关语句；
- 内联函数的定义必须出现在内联函数第一次调用之前；
- 类结构中所在的类说明内部定义的函数是内联函数。
- Tip： 只有当函数只有 10 行甚至更少时才将其定义为内联函数.
- 定义: 当函数被声明为内联函数之后, 编译器会将其内联展开, 而不是按通常的函数调用机制进行调用.
- 优点: 当函数体比较小的时候, 内联该函数可以令目标代码更加高效. 对于存取函数以及其它函数体比较短, 性能关键的函数, 鼓励使用内联.
- 缺点: 滥用内联将导致程序变慢. 内联可能使目标代码量或增或减, 这取决于内联函数的大小. 内联非常短小的存取函数通常会减少代码大小, 但内联一个相当大的函数将戏剧性的增加代码大小. 现代处理器由于更好的利用了指令缓存, 小巧的代码往往执行更快。
- 结论: 一个较为合理的经验准则是, 不要内联超过 10 行的函数. 谨慎对待析构函数, 析构函数往往比其表面看起来要更长, 因为有隐含的成员和基类析构函数被调用!
另一个实用的经验准则:
内联那些包含循环或 switch 语句的函数常常是得不偿失 (除非在大多数情况下, 这些循环或 switch 语句从不被执行).
有些函数即使声明为内联的也不一定会被编译器内联, 这点很重要; 比如虚函数和递归函数就不会被正常内联. 通常, 递归函数不应该声明成内联函数.(递归调用堆栈的展开并不像循环那么简单, 比如递归层数在编译时可能是未知的, 大多数编译器都不支持内联递归函数). 虚函数内联的主要原因则是想把它的函数体放在类定义内, 为了图个方便, 抑或是当作文档描述其行为, 比如精短的存取函数.
(二)函数重载：
C++ 允许多个函数拥有相同的名字，只要它们的参数列表不同就可以，这就是函数的重载(Function Overloading)。借助重载，一个函数名可以有多种用途。
参数列表又叫参数签名，包括参数的类型、参数的个数和参数的顺序，只要有一个不同就叫做参数列表不同。
重载就是在一个作用范围内（同一个类、同一个命名空间等）有多个名称相同但参数不同的函数。重载的结果是让一个函数名拥有了多种用途，使得命名更加方便（在中大型项目中，给变量、函数、类起名字是一件让人苦恼的问题），调用更加灵活。
在使用重载函数时，同名函数的功能应当相同或相近，不要用同一函数名去实现完全不相干的功能，虽然程序也能运行，但可读性不好，使人觉得莫名其妙。
注意，参数列表不同包括参数的个数不同、类型不同或顺序不同，仅仅参数名称不同是不可以的。函数返回值也不能作为重载的依据。
函数的重载的规则：
- 函数名称必须相同
- 参数列表必须不同（个数不同、类型不同、参数排列顺序不同等）。
- 函数的返回类型可以相同也可以不相同。
- 仅仅返回类型不同不足以成为函数的重载。
C++ 是如何做到函数重载的
C++代码在编译时会根据参数列表对函数进行重命名，例如void Swap(int a, int b)会被重命名为_Swap_int_int，void Swap(float x, float y)会被重命名为_Swap_float_float。当发生函数调用时，编译器会根据传入的实参去逐个匹配，以选择对应的函数，如果匹配失败，编译器就会报错，这叫做重载决议（Overload Resolution）。
不同的编译器有不同的重命名方式，这里仅仅举例说明，实际情况可能并非如此。
从这个角度讲，函数重载仅仅是语法层面的，本质上它们还是不同的函数，占用不同的内存，入口地址也不一样
实例：
//交换 int 变量的值
void Swap(int *a, int *b){
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
//交换 float 变量的值
void Swap(float *a, float *b){
float temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
函数重载，这些函数虽然在调用时方便了一些，但从本质上说还是定义了多个个功能相同、函数体相同的函数，只是数据的类型不同而已，这看起来有点浪费代码，能不能把它们压缩成一个函数呢？
- 可以，这就是下面的函数模板
函数模板：
我们知道，数据的值可以通过函数参数传递，在函数定义时数据的值是未知的，只有等到函数调用时接收了实参才能确定其值。这就是值的参数化。
在C++中，数据的类型也可以通过参数来传递，在函数定义时可以不指明具体的数据类型，当发生函数调用时，编译器可以根据传入的实参自动推断数据类型。这就是类型的参数化。
值（Value）和类型（Type）是数据的两个主要特征，它们在C++中都可以被参数化。
所谓函数模板，实际上是建立一个通用函数，它所用到的数据的类型（包括返回值类型、形参类型、局部变量类型）可以不具体指定，而是用一个虚拟的类型来代替（实际上是用一个标识符来占位），等发生函数调用时再根据传入的实参来逆推出真正的类型。这个通用函数就称为函数模板（Function Template）。
在函数模板中，数据的值和类型都被参数化了，发生函数调用时编译器会根据传入的实参来推演形参的值和类型。换个角度说，函数模板除了支持值的参数化，还支持类型的参数化。
一但定义了函数模板，就可以将类型参数用于函数定义和函数声明了。说得直白一点，原来使用 int、float、char 等内置类型的地方，都可以用类型参数来代替。
#include
using namespace std;
template void Swap(T *a, T *b){
T temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
int main(){
//交换 int 变量的值
int n1 = 100, n2 = 200;
Swap(&n1, &n2);
cout< template是定义函数模板的关键字，它后面紧跟尖括号<>，尖括号包围的是类型参数（也可以说是虚拟的类型，或者说是类型占位符）。typename是另外一个关键字，用来声明具体的类型参数，这里的类型参数就是T。从整体上看，template
模板头中包含的类型参数可以用在函数定义的各个位置，包括返回值、形参列表和函数体；本例我们在形参列表和函数体中使用了类型参数T。
类型参数的命名规则跟其他标识符的命名规则一样，不过使用 T、T1、T2、Type 等已经成为了一种惯例。
定义了函数模板后，就可以像调用普通函数一样来调用它们了。
语法：
下面我们来总结一下定义模板函数的语法：
template
//在函数体中可以使用类型参数
}
类型参数可以有多个，它们之间以逗号,分隔。类型参数列表以< >包围，形式参数列表以( )包围。
typename关键字也可以使用class关键字替代，它们没有任何区别。C++ 早期对模板的支持并不严谨，没有引入新的关键字，而是用 class 来指明类型参数，但是 class 关键字本来已经用在类的定义中了，这样做显得不太友好，所以后来 C++ 又引入了一个新的关键字 typename，专门用来定义类型参数。不过至今仍然有很多代码在使用 class 关键字，包括 C++ 标准库、一些开源程序等。
函数模板也可以提前声明，不过声明时需要带上模板头，并且模板头和函数定义（声明）是一个不可分割的整体，它们可以换行，但中间不能有分号。
#include
using namespace std;
//声明函数模板
template T max(T a, T b, T c);
int main( ){
//求三个整数的最大值
int i1, i2, i3, i_max;
cin >> i1 >> i2 >> i3;
i_max = max(i1,i2,i3);
cout << "i_max=" << i_max << endl;
//求三个浮点数的最大值
double d1, d2, d3, d_max;
cin >> d1 >> d2 >> d3;
d_max = max(d1,d2,d3);
cout << "d_max=" << d_max << endl;
//求三个长整型数的最大值
long g1, g2, g3, g_max;
cin >> g1 >> g2 >> g3;
g_max = max(g1,g2,g3);
cout << "g_max=" << g_max << endl;
return 0;
}
//定义函数模板
template //模板头，这里不能有分号
T max(T a, T b, T c){ //函数头
T max_num = a;
if(b > max_num) max_num = b;
if(c > max_num) max_num = c;
return max_num;
}
文章引用：
http://c.biancheng.net/cpp/biancheng/view/136.html
https://www.runoob.com/cplusplus/cpp-inline-functions.html
https://blog.csdn.net/zhanghow/article/details/53588458