《高质量C/C++编程》读书笔记四

C++函数的高级特性

  对比于 C 语言的函数，C++增加了重载（overloaded）、内联（inline）、const 和 virtual四种新机制。其中重载和内联机制既可用于全局函数也可用于类的成员函数，const 与virtual 机制仅用于类的成员函数。

函数重载的概念

重载的起源

  在 C++程序中，可以将语义、功能相似的几个函数用同一个名字表示，即函数重载。这样便于记忆，提高了函数的易用性，这是 C++语言采用重载机制的一个理由。
  C++语言采用重载机制的另一个理由是，类的构造函数需要重载机制。C++规定构造函数和类名同名，这样就不能用几种不同的方法来创建对象，所以需要函数重载。

重载是如何实现的

  函数接口有两个要素，参数与返回值。但是在C/C++中，我们可以忽略函数的返回值，所以我们并不能根据返回值来区别两个函数。也就是说重载的实现是建立在参数之上的，根据参数的不同，编译会为每个重载函数产生不同的内部标识符。这样就可以把这些函数区分开了。
  注意并不是两个函数的名字相同就能构成重载。全局函数和类的成员函数同名不算重载，因为函数的作用域不同。

当心隐式类型转换导致重载函数产生二义性

  若一个函数的参数为int，然后再重载一个参数为float的函数。由于数字本身没有类型，将数字当作参数时将自动进行类型转换（称为隐式类型转换）。隐式转换在很多地方可以简化程序的书写，但是也有可能留下隐患。

成员函数的重载、覆盖与隐藏

重载与覆盖

成员函数被重载的特征：
  1.相同的范围（同一个类中）；
  2.函数名相同；
  3.参数不同；
  4.virtual关键字可有可无。
覆盖是指派生类函数覆盖基类函数，特征是：
  1.不同的范围（分别位于派生类和基类）；
  2.函数名字相同；
  3.参数相同；
  4.基类函数必须有virtual关键字（为了规范，派生类也应该加上）。

令人迷惑的隐藏规则

这里“隐藏”是指派生类的函数屏蔽了与其同名的基类函数，规则如下：
  如果派生类的函数与基类的函数同名，但是参数不同。此时，不论有无virtual关键字，基类的函数都将被隐藏；
  如果派生类的函数与基类的函数同名，并且参数也相同，但是基类函数没有virtual关键字。此时基类的函数被隐藏。

隐藏存在的意义

  如果没有隐藏，有时我想调用派生类中的函数，但是参数写错了。如果有隐藏规则，编译器就可以明确的指出错误。但是如果没有隐藏规则，编译器就可能会自己进行处理，然后导致不可预料的错误。
  如果一个类是多重继承，即有多个基类。然后这些基类里面都有这类中的一个同名函数，如果没有隐藏，那么应该调用哪个函数呢？

参数的缺省值

  参数缺省值只能出现在函数的声明中，而不能出现在定义体中。
  如果函数有多个参数，参数只能从后向前挨个儿缺省，否则将导致函数调用语句怪模怪样。
  使用参数的缺省值并没有赋予函数新的功能，仅仅是使书写变得简洁一些。它可能会提高函数的易用性，但是也可能会降低函数的可理解性。所以我们只能适当地使用参数的缺省值，要防止使用不当产生负面效果。

运算符重载

概念

  在C++语言中，可以用关键字 operator 加上运算符来表示函数，叫做运算符重载。

运算符	规则
所有的一元运算符	建议重载为成员函数
=、()、[]、->	只能重载为成员函数
+=、-=、/=、*=、&=、|=、~=、%=、>>=、<<=	建议重载为成员函数
所有其他运算符	建议重载为全局函数

不能被重载的运算符

  在C++运算符集合中，有一些运算符是不允许被重载的。这种限制是出于安全方面的考虑，课防止错误和混乱。
  不能改变C++内部数据类型的运算符；
  不能重载‘.’，因为‘.’在类中对任何成员都有意义，已经成为标准用法；
  不能重载目前C++运算符集合中没有的符号，如#，@，$等。因为难以理解，并且无法确定优先级；
  对已经存在的运算符进行重载时，不能改变优先级规则，否则将引起混乱。

函数内联

  C++ 语言支持函数内联，其目的是为了提高函数的执行效率（速度）。
  在C程序中，可以用宏代码提高执行效率。宏代码本身不是函数，但使用起来象函数。预处理器用复制宏代码的方式代替函数调用，省去了参数压栈、生成汇编语言的CALL调用、返回参数、执行return等过程，从而提高了速度。使用宏代码最大的缺点是容易出错，预处理器在复制宏代码时常常产生意想不到的边际效应。
  内联函数是一种空间换时间的做法，如果编译器将函数当做内联函数处理，在编译阶段，会用函数体替换函数调用。这是就会出现一个问题，如果内联函数太大，就会使目标文件变大，所以内联函数常被用来写一些短小的函数。实际上，如果内联函数过长，编译器也会忽视这个内联，把它当做普通函数处理；
  内联函数对于编译器只是一个建议，不同的编译器关于内联函数的实现机制可能存在不同。在《C++ prime》中明确指出，内联说明只是想编译器发出一个请求，编译器可以选择忽略这个请求；
  内联函数的声明和定义一般情况下是不分离的，因为分离之后可能会导致链接错误，内联函数是会被展开的，展开之后就不存在函数地址了，那这个时候去链接地址就会找不到。
  如果函数体内的代码比较长，使用内联将导致内存消耗代价较高。
  如果函数体内出现循环，那么执行函数体内代码的时间要比函数调用的开销大。