【C++】函数重载及引用

目录

一、函数重载

 1、函数重载的概念

 2、名字修饰

二、引用

 1、引用概念

 2、引用特性

 3、常引用

 4、引用的使用场景

   4.1 做参数

   4.2 做返回值

 5、传值、传引用效率比较

 6、引用和指针的区别


一、函数重载

 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 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。

#include
using namespace std;

// 1、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;
}
// 2、参数个数不同
void f()
{
	cout << "f()" << endl;
}
void f(int a)
{
	cout << "f(int a)" << endl;
}
// 3、参数类型顺序不同
void f(int a, char b)
{
	cout << "f(int a,char b)" << endl;
}
void f(char b, int a)
{
	cout << "f(char b, int a)" << endl;
}
int main()
{
	Add(10, 20);      //调用int Add(int left, int right)
	Add(10.1, 20.2);  //调用double Add(double left, double right)
 
	f();              //调用void f()
	f(10);            //调用void f(int a)

	f(10, 'a');       //调用void f(int a, char b)
	f('a', 10);       //调用void f(char b, int a)
	return 0;
}

 2、名字修饰

  C++支持函数重载的原理就在于名字修饰,可是为什么C++支持函数重载,但是C语言不支持函数重载呢?

  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

  在编译阶段,编译器会对每个函数实现的名字进行修饰,然后在函数调用的时候会与修饰后的名字匹配,将匹配好的函数的地址给到函数调用处,通过 call 指令来到对应的函数实现处来进行该函数的实现。C++支持函数重载而C语言不支持函数重载的原因就在于它们的函数名字修饰规则不同。在C语言中,函数修饰后的名字不变,所以对于函数来说它就不知道自己该去调用哪个函数,而 C++ 在函数修饰后会因为参数类型的不同而出现不同的函数名,那么每个函数就会根据自己的参数类型去调用合适的函数实现。

通过下面我们可以看出 gcc 的函数修饰后名字不变。而 g++ 的函数修饰后变成【_Z+函数长度 +函数名+类型首字母】。

  • 采用C语言编译器编译后结果

【C++】函数重载及引用_第1张图片

   结论:在linux下,采用gcc编译完成后,函数名字的修饰没有发生改变。 

  • 采用C++编译器编译后结果

【C++】函数重载及引用_第2张图片

   结论:在linux下,采用g++编译完成后,函数名字的修饰发生改变,编译器将函数参 数类型信息添加到修改后的名字中。

  •  Windows下名字修饰规则

【C++】函数重载及引用_第3张图片

二、引用

 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。就相当于我们给人取外号。

 类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体;

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

【C++】函数重载及引用_第4张图片

   它们的地址都相同,说明它们两个共用了一块内存空间。

   注意:引用类型必须和引用实体同种类型的。

 2、引用特性

  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 TestRef()
{
    int a = 10;
    // int& ra;   // 该条语句编译时会出错
    int& ra = a;
    int& rra = a;

    int b = 20;
    //int& ra = b;  // 该条语句编译时会出错

    printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);
}

【C++】函数重载及引用_第5张图片

  它们的地址同样是相同的。

 3、常引用

void TestConstRef()
{
    const int a = 10;
    //int& ra = a;   // 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; // 该语句编译时会出错,类型不同
    const int& rd = d;
}

 4、引用的使用场景

   4.1 做参数

做参数就相当于是对参数的拷贝,不用重新开辟空间给这两个参数。

#include
using namespace std;
void swap(int& left, int& right)
{
	int tmp = left;
	left = right;
	right = tmp;
}
int main()
{
	int a = 10, b = 20;
	cout << "交换前:" << a << " " << b << endl;
	swap(a, b);
	cout << "交换后:" << a << " " << b << endl;
	return 0;
}

【C++】函数重载及引用_第6张图片

   4.2 做返回值

首先我们先看一段代码:

#include
using namespace std;
int& fun()
{
	int a = 10;
	return a;
}
int main()
{
	int& ret = fun();
	cout << ret << endl;
	return 0;
}

运行结果:

【C++】函数重载及引用_第7张图片

看着上面的运行结果,使我们想要的结果,但是这种情况是凑巧,其实里面暗藏玄机。

#include
using namespace std;
int& fun()
{
	int a = 10;
	return a;
}
int main()
{
	int& ret = fun();
    //在这多加一行代码
	cout << "hello world" << endl;
	cout << ret << endl;
	return 0;
}

 运行结果:

【C++】函数重载及引用_第8张图片

为什么多加一行代码,结果就不是我们想要的呢?

因为变量 a 是一个局部变量,出了函数作用域就要被销毁,在销毁前我们将 a 的引用用了一个临时引用变量保存起来(假设这个临时变量为tmp(类型是int&)),我们发现 tmp 和 ret 都是变量 a 的别名,而 a 出了作用域就被释放了,如果我们没有加那句代码,输出的结果是正确的,因为释放过了空间后 a 还没有被改变,如果要加一句代码,就相当与重新建立栈帧了,此时 a 已经被修改了,所以返回值会是一些随机值。

将上面代码进行修改,就是将变量 a 设置成一个静态变量,将它存在静态区,这样就可以了。

#include
using namespace std;
int& fun()
{
	static int a = 10;
	return a;
}
int main()
{
	int& ret = fun();
	cout << "hello world" << endl;
	cout << ret << endl;
	return 0;
}

运行结果:

【C++】函数重载及引用_第9张图片

注意:如果函数返回时,出了函数作用域,如果返回对象还在(还没还给系统),则可以使用 引用返回,如果已经还给系统了,则必须使用传值返回。

 5、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。

 换句话说,就是传值会产生一份临时拷贝,而传引用不用,所以传引用的效率就会高一些。

 6、引用和指针的区别

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

int main()
{
	int a = 10;

	int& ra = a;
	ra = 20;

	int* pa = &a;
	*pa = 20;

	return 0;
}

下面看看引用与指针的汇编代码:

【C++】函数重载及引用_第10张图片

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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【C++】函数重载及引用_第11张图片​​​​​​​

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