深入了解C++的缺省参数函数重载和引用

Posted 2021-06-09 做1个快乐的程序员

本文目录

• 1、缺省参数
• • 1.1、缺省参数的概念
  • 1.2、缺省参数的分类
  • 1.3、缺省参数的作用
• 2、函数重载
• • 2.1、什么是函数重载？
  • 2.2、为什么CPP支持函数重载而C不支持呢？
• 3、引用
• • 3.1、引用的概念
  • 3.2、引用的作用
  • 3.3、引用和指针的区别

缺省参数的使用，好比是备胎，在没有正宫出现的时候，备胎就开始起作用了。

1、缺省参数

1.1、缺省参数的概念

概念：缺省参数是声明或定义函数时为函数的参数指定一个默认值。在调用该函数时，如果没有指定实参则采用该默认值，否则使用指定的实参。

让我们用代码来感受一下。
代码一：

void TestFunc1(int a = 0)
{
	cout << a << endl;
}
int main()
{
	TestFunc1(10); // 传参时，使用指定的实参
	TestFunc1(); // 没有传参时，使用参数的默认值
}

从代码的输出结果，分析两种情况：
情况一：调用TestFunc1()传实参：此时缺省参数不起作用，实实在在传10过去。
情况二：调用TestFunc1()不传实参：此时缺省参数起作用，采用默认值0。

1.2、缺省参数的分类

首先缺省参数分为：全缺省参数和半缺省参数。
废话不多说，直接上代码。

//全缺省参数！！！
void TestFunc2(int a = 10, int b = 20, int c = 30)
{
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
	cout << "c = " << c << endl << endl;
}
//半缺省参数！！！
void TestFunc3(int a, int b = 10, int c = 20)
{
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
	cout << "c = " << c << endl << endl;
}
int main()
{
	TestFunc2();
	TestFunc2(1,2,3);
	TestFunc2(1);
	TestFunc2(1,2);

	TestFunc3(1);//半缺省必须至少有一个
	TestFunc3(1, 2);
	TestFunc3(1, 2, 3);
}

输出结果：

注意：
a. 半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给，即必须是连续的
b. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现
//a.h
void TestFunc(int a = 10);
// a.c
void TestFunc(int a = 20)
{}
// 注意：如果生命与定义位置同时出现，恰巧两个位置提供的值不同，那编译器就无法确定到底该用那个缺省值。
c. 缺省值必须是常量或者全局变量
d. C语言不支持（编译器不支持）

1.3、缺省参数的作用

作用：调用更灵活
比如：我们有一个栈，里面有一个数组用于存放数据，还有两个int类型的size和capacity分别表示大小和容量，我们要用这个栈存放一个班、一个年级甚至一个学校的信息。这个数组的大小是不确定的，比如一个班级有50个学生，刚开始定义数组大小为0，然后不断的malloc，最后malloc到50，这是可以接收的，但如果存放一个学校20000个学生呢？要从0不断malloc到20000吗？我们直到malloc是消耗内存的，而且操作系统要分精力来进行操作，会造成不必要的麻烦，更严重会导致死机。
那我们应该怎么解决这个问题呢？
我们在初始化函数的参数方面做文章，不仅将结构体传过去，还要再传一个常数值，用来初始化赋值。简单粗暴的代码！！

struct Stack
{
	int* a;
	int size;
	int capacity;
};
void StackInit(struct Stack* ps, int InitCapacity = 4)
{
	ps->a = (int*)malloc(sizeof(int)* InitCapacity);
	ps->size = 0;
	ps->capacity = InitCapacity;
}
int main()
{
	struct Stack s1;
	//假设我们事先知道栈里面至少要存100个数据
	StackInit(&s1,100);

	struct Stack s2;
	//假设我们事先知道栈里面至少要存10个数据
	StackInit(&s2,10);

	struct Stack s3;
	//假设我们事先不知道栈里面要存多少数据
	StackInit(&s3);

	return 0;
}

这样就能有效避免这个问题。你们说是吗？

2、函数重载

2.1、什么是函数重载？

定义：C语言不允许定义同名函数，但是C++可以，是用函数重载支持的 -> 函数名相同，参数不同：参数类型不同；参数个数不同。返回值不算，只看参数。
我们先给大家看一下什么样的才算是函数重载。

int Add(int left, int right)
{
	return left + right;
}
char Add(char left, char right)
{
	return left + right;
}
double Add(double left, double right)
{
	return left + right;
}
long Add(long left, long right)
{
	return left + right;
}

以上4个Add函数全部构成重载，函数重载与函数返回值无关，所以抛开返回值不看，看函数的形参列表，每一个形参都是不一样类型的接收参数，int、char、double、long，所以构成重载。以上函数跟下面的Add同样构成重载，因为参数的个数不同，所以构成函数重载的两个条件满足其一即可：
a：参数类型不同；b：参数个数不同。

int Add(int left, int right，int mid)
{
	return left + right + mid;
}

那下面两个Add函数呢？

int Add(int left, int right)
{
	return left + right;
}
char Add(int left, int right)
{
	return left + right;
}

聪明的你肯定想到了，这是不构成重载的，因为只是返回值不同，参数完全相同。
你已经掌握了函数重载的精髓了哦！

高能时刻到了：大家擦亮眼睛哦
这两个f函数构成重载吗?第一个有三个参数，但是最后一个是缺省参数，第二个有实实在在的两个参数，满足重载的条件之一 - 形参个数不同。答案是什么呢？？？

void f(int a,int b,int c = 1)
{}
void f(int a, int b)
{}

答案是：构成重载！
不过请注意，虽然构成重载，但需要注意：我们在调用函数的传实参的时候有一个小坑，需要大家注意下。

编译报错！！！！！！
我们的想法是：利用缺省参数的特性，只传两个参数，第二个参数调用默认值，但是编译器做不到，不知道我们是调用第二个f还是第一个f，这里是比较容易错的地方，大家一定要注意哦。

2.2、为什么CPP支持函数重载而C不支持呢？

这就要说起C++底层的知识了，首先我们需要明确的是，C++之所以支持函数重载是因为函数名修饰规则。

一个C/C++程序要在系统上运行，要经过4个阶段：预编译、编译、汇编、链接
编译分为：预编译、编译、汇编。

每一个步骤都有不同的功能，对应会生成不同的文件，如图所示：

编译链接的过程：f.h f.cpp main.cpp
a：预处理 - 头文件展开+宏替换+去掉注释+条件编译
然后生成两个文件：f.i main.i
b：编译 - 检查语法，如果语法没问题就会生成汇编代码，汇编代码就是一条一条指令集了，但是CPU仍不认识它，CPU只认二进制码
然后生成两个文件：f.s mian.s
c：汇编 - 把汇编代码转成二进制的机器码，生成目标文件
然后生成两个目标文件：f.o mian.o
d：链接 - 链接到一起，生成可执行程序
如果没给指定类型，就会生成默认的a.out。windows下就会默认生成一个xx.exe

每个.o文件会生成一个相应的符号表，符号表中包含每个函数、每个变量、每个对象的地址，用来链接使用。
test文件回去f文件的符号表找对应函数变量的地址，而链接过程，就会将两个文件中的函数、变量的地址进行整合，如果找不到就会报我们常见的链接错误。

别眨眼，重点来了！！！！！！
在链接过程中，因为C语言没有函数名修饰规则，编译器直接拿函数名去找对应的地址，所以函数名不能相同，如果相同，编译器就无法区分具体找的是哪一个函数。

而我们的C++呢，其有函数名修饰规则，它不是直接拿函数名去符号表里寻找，而是有前缀有后缀，比如下方图片中，拿_Z3Addii去寻找，其中**_Z是前缀，3是Add函数的字符长度，ii表明函数需要两个参数，两个都是int类型**。

经过这个步骤，就算函数名相同，也会根据参数的不同区分不同的函数，所以这也就是为什么函数重载要求参数不同，这就是关键所在，相信到这里大家应该对函数重载有了更深刻的了解。

谢谢你能看到这里，你能看小编的文章就是对小编最大的鼓励，小编一定会写出更好的文章供大家阅读，我们一起学习进步。冲冲冲！

3、引用

3.1、引用的概念

引用 - 对应C的指针，作用与指针类似 - 类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的
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。

int main()
{
	int a = 10;
	//b是a的别名，b是a的引用
	int& b = a;
	b = 20;//a也就改了
	printf("%d\\n",a);//20
}

3.2、引用的作用

相信学过C语言指针的你们看过上面的代码就已经对引用了解了，那么引用到底有什么用呢？
拿我们经常使用的Swap函数举例，交换两个函数的值，用C语言的话，我们要用指针进行交换，我们在传参数的时候就要采用传址操作，而传址就要建立新的空间，就会产生内存的消耗。那么用引用是怎么操作的呢？

//C
void Swap(int* a, int* b)
{
	int tmp = *a;
	*a = *b;
	*b = tmp;
}
//C++
void Swap(int& r1, int& r2)
{
	int tmp = r1;
	r1 = r2;
	r2 = tmp;
}

我们直接传值就可以了，但是在内部还是进行的传址操作，这个我们在后续的文章再进行讲解，但是我们看到的确实是进行了传值。

当然引用还可以做参数，做返回值。

//a：做参数
void Swap(int& left, int& right)
{
	int temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}
//b：做返回值(特殊场景下)
int& Count()
{
	static int n = 0;
		n++;
	// ...
	return n;
}

3.3、引用和指针的区别

说了这么多，也将引用和指针进行了多次比较，那么指针和引用有什么区别呢？
小编进行了相应的总结，大家记住结论即可：

a：引用必须初始化，必须在定义引用时明确引用是哪个变量或者对象，否则语法错误。指针不是必须初始化，指针不初始化，会指向随机值。
b：引用一旦定义时初始化指定，就不能被修改，指针可以改变指向。
c：引用不能出现空引用，即不存在指向空值的引用，而指针可以指向空
d：一个引用可以看作变量或对象的别名。
e：引用表面是在传值，其本质也是在传地址，只是这个工作由编译器来做，指针也是传地址。
f：函数参数的声明可以为引用或指针类型。
g：可以删除空指针，但不能删除引用，因为引用是别名，删除引用就是删除真实对象。