C++中函數(shù)重載與引用的操作方法
1. 函數(shù)重載
在中文語(yǔ)境中有些詞語(yǔ)它就是一詞多義的，人們通過上下文來判斷詞語(yǔ)的意思，即該詞被重載了。
就比如說：以前有個(gè)笑話，我們國(guó)家有兩個(gè)體育項(xiàng)目大家根本不用看，也不用擔(dān)心。一個(gè)是乒乓球，一個(gè)是足球。前者"誰也贏不了"后者"誰也贏不了"。
1.1 函數(shù)重載概念
函數(shù)重載：是函數(shù)的一種特殊情況，C++允許在同一作用域中聲明幾個(gè)功能類似的同名函數(shù)，這些函數(shù)的形參列表（參數(shù)個(gè)數(shù)或者類型或者類型順序）不同，常用來處理功能類似數(shù)據(jù)類型不同的問題。
#include <iostream>
using namespace std;
//1.參數(shù)類型不同
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;
}
//2.參數(shù)個(gè)數(shù)不同
void test()
{
cout<<"test()"<<endl;
}
void test(int a)
{
cout<<"test(int a)"<<endl;
}
//3.參數(shù)類型順序不同
void test2(int a,char b)
{
cout<<"test2(int a,char b)"<<endl;
}
void test2(char b,int a)
{
cout<<"test2(char b,int a)"<<endl;
}
int main()
{
add(1,2);
add(1.1,2.2);
test();
test(100);
test2(10,'a');
test2('a',10);
return 0;
}1.2 C++支持函數(shù)重載的原理–名字修飾（name Mangling）
為什么C++支持函數(shù)重載，而C語(yǔ)言不支持函數(shù)重載呢？
在C/C++中，一個(gè)程序要運(yùn)行起來，需要經(jīng)歷以下幾個(gè)階段：預(yù)處理、編譯、匯編、鏈接。
- 實(shí)際項(xiàng)目中通常是由多個(gè)頭文件和多個(gè)源文件構(gòu)成的，而通過C語(yǔ)言階段學(xué)習(xí)的編譯鏈接，我們可以知道，【當(dāng)前a.cpp中調(diào)用了b.cpp中定義的Add函數(shù)時(shí)】，編譯后鏈接前，a.o的目標(biāo)文件中沒有Add的函數(shù)地址，因?yàn)锳dd是在b.cpp中定義的，所以Add的地址在b.o中。那么怎么辦呢？
- 所以鏈接階段就是專門處理這種問題的，鏈接器看到a.o調(diào)用Add，但是沒有Add的地址，就會(huì)到b.o的符號(hào)表中找Add的地址，然后鏈接到一起。
- 那么鏈接時(shí)，面對(duì)Add函數(shù)，鏈接器會(huì)使用哪個(gè)名字去找呢？這里每個(gè)編譯器都有自己的函數(shù)名修飾規(guī)則。
- 由于windows下vs的修飾規(guī)則過于復(fù)雜，而Linux下g++的修飾規(guī)則簡(jiǎn)單易懂，下面我們使用了g++演示這個(gè)修飾后的名字。
- 通過下面我們可以看到gcc的函數(shù)修飾后名字不變。而g++的函數(shù)修飾后變成【__Z+函數(shù)長(zhǎng)度+函數(shù)名+類型首字母】
- 采用C語(yǔ)言編譯器編譯后的結(jié)果：
//file.c中的代碼
#include <stdio.h>
int Add(int a,int b)
{
return a+b;
}
void test(int a,double b,int*p)
{
//...
}
int main()
{
Add(10,20);
test(1,2,0);
return 0;
}
結(jié)論：在Linux下，采用gcc編譯完成后，函數(shù)名字的修飾沒有發(fā)生改變。
采用C++編譯器編譯后結(jié)果：
結(jié)論：在Linux下，采用g++編譯完成后，函數(shù)名字的修飾發(fā)生改變，編譯器將函數(shù)參數(shù)類型信息添加到修改后的名字中。
windows下名字修飾規(guī)則
總結(jié)：對(duì)比Linux會(huì)發(fā)現(xiàn)，Windows下vs編譯器對(duì)函數(shù)名字修飾規(guī)則相對(duì)復(fù)雜難懂，但道理類似。
6. 通過這里就理解了C語(yǔ)言沒辦法支持重載，因?yàn)橥瘮?shù)沒辦法區(qū)分。而C++是通過函數(shù)修飾規(guī)則來區(qū)分地，只要參數(shù)不同，修飾出來地名字就不一樣，那么就可以支持重載了。
7. 如果兩個(gè)函數(shù)函數(shù)名和參數(shù)是一樣的，返回值不同是不構(gòu)成重載的，因?yàn)檎{(diào)用時(shí)編譯器沒辦法區(qū)分。
2. 引用
2.1 引用的概念
引用不是新定義一個(gè)變量，而是給已存在變量取一個(gè)別名，編譯器不會(huì)為引用變量開辟內(nèi)存空間，它和它引用的變量共用同一塊內(nèi)存空間。
就像外號(hào)一樣，盡管名字不同但人都是一個(gè)人。
語(yǔ)法：
類型& 引用變量名(對(duì)象名) = 引用實(shí)體
#include <cstdio>
void test()
{
int a = 10;
int& ra = a;//定義引用類型
printf("%p\n", &a);
printf("%p\n", &ra);
}
int main()
{
test();
return 0;
}
//打印結(jié)果:
/*
009EFDE0
009EFDE0
*/注意：引用類型必須和引用實(shí)體是同種類型的。
2.2 引用的特性
- 引用在定義時(shí)必須初始化。
- 一個(gè)變量可以有多個(gè)引用。
- 引用一旦引用一個(gè)實(shí)體，就不能再引用其他實(shí)體。
void test()
{
int a = 10;
//int& ra;//引用在定義時(shí)必須初始化,否則報(bào)錯(cuò)
int& ra = a;
int& rra = a;
printf("%p\n", &a);
printf("%p\n", &ra);
printf("%p\n", &rra);
}
//打印結(jié)果:
/*
00AFF9A0
00AFF9A0
00AFF9A0
*/2.3 常引用
void testconstref()
{
const int a = 10;
//int& ra = a;//該語(yǔ)句編譯時(shí)會(huì)出錯(cuò)，a為常量
const int& ra = a;
//int& b = 10;//該語(yǔ)句編譯時(shí)會(huì)出錯(cuò)，10為常量
const int& b = 10;
double d = 3.14;
//int& rd = d;該語(yǔ)句編譯時(shí)會(huì)出錯(cuò)，類型不同
const int& rd = d;
}2.4 使用場(chǎng)景
做參數(shù)
void Swap(int& left,int& right)
{
int temp = left;
left = right;
right = temp;
}做返回值
int& Count()
{
static int n = 0;
n++;
//...
return n;
}觀察下來代碼，會(huì)輸出什么結(jié)果？
#include <iostream>
using namespace std;
int& add(int a, int b)
{
int c = a + b;
return c;
}
int main()
{
int& ret = add(2, 3);
add(4, 5);
cout << "add(2,3) is :" << ret << endl;
return 0;
}
//打印結(jié)果
/*
add(2,3) is :9
*/函數(shù)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)需要給函數(shù)開辟獨(dú)立的棧空間，用來保存函數(shù)的形參，局部變量以及一些寄存器信息等。
函數(shù)運(yùn)行結(jié)束后，該函數(shù)對(duì)應(yīng)的棧空間就被系統(tǒng)回收了。
空間被回收指該棧空間暫時(shí)不能使用，但是內(nèi)存還在，比如：上課申請(qǐng)教室，上完課之后教師歸還給學(xué)校，但是教室本身還在，不能說歸還后，教室就消失了。
注意：如果函數(shù)返回了，出了函數(shù)作用域，如果返回對(duì)象還在（沒有還給系統(tǒng)），則可以使用引用返回，如果已經(jīng)還給系統(tǒng)了，則必須使用傳值返回。
2.5 傳值、傳引用效率比較
以值作為參數(shù)或者返回類型，在傳參和返回期間，函數(shù)不會(huì)直接傳遞實(shí)參或者將變量本身直接返回，而是傳遞實(shí)參或者返回變量的一份臨時(shí)拷貝，因此用值作為參數(shù)或者返回類型，效率是非常低下的，尤其是當(dāng)參數(shù)或返回類型非常大時(shí)，效率就更低。
演示：效率對(duì)比，值和引用作為參數(shù)類型的性能對(duì)比
#include <iostream>
#include <ctime>
using namespace std;
struct A
{
int a[10000];
};
void TestFunc(A a)
{
}
void TestFunc2(A& a)
{
}
int main()
{
A a;
//以值作為函數(shù)參數(shù)
size_t begin1 = clock();
for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
{
TestFunc(a);
}
size_t end1 = clock();
//以引用作為函數(shù)參數(shù)
size_t begin2 = clock();
for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
{
TestFunc2(a);
}
size_t end2 = clock();
//分別計(jì)算兩個(gè)函數(shù)運(yùn)行結(jié)束后的時(shí)間
cout << "Testfunc(A) time:" << end1 - begin1 << endl;
cout << "Testfunc2(A&) time:" << end2 - begin2 << endl;
return 0;
}
//打印結(jié)果
/*
Testfunc(A) time:12
Testfunc2(A&) time:0
(單位毫秒)
*/演示：值和引用的作為返回類型的性能對(duì)比
#include <iostream>
#include <ctime>
using namespace std;
struct A
{
int a[10000];
};
struct A a;
//值返回
A TestFunc()
{
return a;
}
//引用返回
A& TestFunc2()
{
return a;
}
int main()
{
//以值作為函數(shù)的返回類型
size_t begin1 = clock();
for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
{
TestFunc();
}
size_t end1 = clock();
//以引用作為函數(shù)的返回類型
size_t begin2 = clock();
for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
{
TestFunc2();
}
size_t end2 = clock();
//分別計(jì)算兩個(gè)函數(shù)運(yùn)行結(jié)束后的時(shí)間
cout << "Testfunc(A) time:" << end1 - begin1 << endl;
cout << "Testfunc2(A&) time:" << end2 - begin2 << endl;
return 0;
}
//打印結(jié)果
/*
Testfunc(A) time:25
Testfunc2(A&) time:1
*/結(jié)論：通過上述的代碼可以清楚的發(fā)現(xiàn)，傳值和傳引用在作為傳參以及返回值類型上效率相差很大。
2.6 引用和指針的區(qū)別
在語(yǔ)法層面上呢，引用就是一個(gè)別名，沒有獨(dú)立空間，和其被引用體共用一塊空間。
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int val = 100;
int& rval = val;
cout<<"&val = "<<&val<<endl;
cout<<"&rval = "<<&rval<<endl;
return 0;
}
//打印結(jié)果
/*
&val = 003AFB98
&rval = 003AFB98
*/但是呢，在底層方面實(shí)際是由空間的，因?yàn)橐檬前凑罩羔樂绞絹韺?shí)現(xiàn)的。
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;
ra = 20;
int* pa = &a;
*pa = 20
return 0;
}反匯編：
可以看到操作是類似的。
引用和指針的不同點(diǎn)：
- 引用概念上定義一個(gè)變量的別名，指針存儲(chǔ)一個(gè)變量地址。
- 引用在定義時(shí)必須初始化，指針就沒有要求。
- 引用在初始化時(shí)引用一個(gè)實(shí)體后，就不能再引用其他實(shí)體，而指針可以再任何時(shí)候指向任何一個(gè)同類型實(shí)體。
- 沒有NULL引用，但是又NULL指針
- 再sizeof中含義不同：引用結(jié)果為引用類型的大小，但是指針始終是地址空間所占字節(jié)數(shù)個(gè)（根據(jù)所在平臺(tái)確定，如32位平臺(tái)占4個(gè)字節(jié)）
- 引用自加即引用的實(shí)體加1，指針自加即指針向后偏移一個(gè)類型的大小。
- 由多級(jí)指針，但是沒有多級(jí)引用。
- 訪問實(shí)體方式不同，指針需要顯示解引用，引用編譯器自己處理。
- 引用比指針使用起來相對(duì)安全。
到此這篇關(guān)于C++中函數(shù)重載與引用的的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++函數(shù)重載與引用內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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