文章目錄

• 函數(shù)重載
• 為什么C++支持重載，C語(yǔ)言不支持呢？
• extern “C”
• 引用再探
• • 引用的特性
  • 引用的使用場(chǎng)景
  • 引用和指針
  • 引用和指針的不同點(diǎn):
• 內(nèi)聯(lián)函數(shù)
• • 什么是內(nèi)聯(lián)函數(shù)？
  • 內(nèi)聯(lián)函數(shù)的特性
  • 內(nèi)聯(lián)函數(shù)的好處
  • 類(lèi)的內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)的聲明
• constexpr函數(shù)
• • 概念
  • 特征
  • 內(nèi)聯(lián)函數(shù)和constexpr函數(shù)放在頭文件內(nèi)

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函數(shù)重載

在同一個(gè)作用域下，對(duì)于相同的函數(shù)名，函數(shù)的參數(shù)類(lèi)型不同，參數(shù)順序不同，參數(shù)的個(gè)數(shù)不同， 都可以形成函數(shù)的重載（參數(shù)名不同，返回值不同不形成重載）

函數(shù)的重載主要用于處理功能相同，形參類(lèi)型不同的數(shù)據(jù)。

void test(int i, int j) {cout << "test" << endl; }void test(double i, int j) // 類(lèi)型不同 {cout << "test" << endl; }void test(int j, double i) // 順序不同 {cout << "test" << endl; }void test(double i, int j, int k) // 個(gè)數(shù)不同 {cout << "test" << endl; }

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為什么C++支持重載，C語(yǔ)言不支持呢？

因?yàn)閣indows對(duì)函數(shù)重載的處理更加復(fù)雜，所以這里用linux下的gcc和g++來(lái)看更加直觀。

首先我們要知道，鏈接器看到有函數(shù)被調(diào)用的時(shí)候，就會(huì)到符號(hào)表中去查找對(duì)應(yīng)的函數(shù)名，來(lái)獲取函數(shù)的地址，再鏈接到一起

先看C語(yǔ)言是怎么處理的


通過(guò)反匯編我們可以看到，C語(yǔ)言并沒(méi)有對(duì)函數(shù)名進(jìn)行處理，也就是說(shuō)無(wú)論我們參數(shù)的個(gè)數(shù)，參數(shù)的類(lèi)型，參數(shù)的順序怎么修改，它只認(rèn)函數(shù)名，如果出現(xiàn)了第二個(gè)相同函數(shù)名的，就算重定義。

下面再看C++的：


這里可以看到，C++對(duì)函數(shù)名進(jìn)行了處理，函數(shù)以_Z4開(kāi)頭，接著是函數(shù)名，最后是所有參數(shù)的縮寫(xiě)。

_Z是所有函數(shù)的前綴，4是函數(shù)名的字符個(gè)數(shù)，例如第一個(gè)_Z4testii則代表函數(shù)名為test，具有四個(gè)字符，參數(shù)類(lèi)型縮寫(xiě)分別是ii。

這也就是為什么返回值不同和參數(shù)名不構(gòu)成重載的原因，它們不被作為對(duì)函數(shù)特征的處理。C++正是通過(guò)這種函數(shù)名修飾規(guī)則來(lái)實(shí)現(xiàn)函數(shù)的重載。

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extern “C”

有時(shí)候我們?cè)谑褂肅++的時(shí)候，對(duì)于某些函數(shù)，想讓它按照C的風(fēng)格來(lái)編譯，那么就在函數(shù)前加extern “C”，意思是告訴編譯器，將該函數(shù)按照C語(yǔ)言規(guī)則來(lái)編譯。

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引用再探

引用的特性

引用在定義的時(shí)候必須初始化（因?yàn)橐檬悄硞€(gè)對(duì)象的別名，所以必須初始化）

一個(gè)對(duì)象可以有多個(gè)引用

一旦引用一個(gè)實(shí)體，就不能再引用別的實(shí)體（有點(diǎn)類(lèi)似指針的頂層const）

引用的使用場(chǎng)景

作為參數(shù)

struct A {int arr[1000000]; };void test(A& s1) {}

假設(shè)我們存在一個(gè)超級(jí)大的結(jié)構(gòu)體，如果我們直接將結(jié)構(gòu)體傳過(guò)去的話(huà)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)臨時(shí)變量來(lái)將這個(gè)結(jié)構(gòu)體拷貝到形參中，這是極大的開(kāi)銷(xiāo)，但如果我們使用引用的話(huà)，傳的只是一個(gè)別名而已，所有的操作還是在結(jié)構(gòu)體本身上進(jìn)行的，但是需要注意的和上面一樣，如果我們要傳遞一個(gè)常量，就必須要在引用前加上const。

struct A {int arr[1000000]; };void test (const A& s1) {} int main(int argc, char const *argv[]) {const A a = {10,324,32};test(a);return 0; }

作為返回值

int& Add(int a, int b) {int c = a + b;return c; }int main() {int& ret = Add(1, 2);Add(3, 4);cout << ret << endl;return 0; }

對(duì)于這樣一個(gè)代碼，我們可能第一眼覺(jué)得ret會(huì)是3。

但是其實(shí)是7。

因?yàn)槲覀兎祷氐氖莄的一個(gè)引用，但是c只存在于調(diào)用時(shí)的那個(gè)棧幀，調(diào)用結(jié)束后那個(gè)棧幀就會(huì)被銷(xiāo)毀，雖然銷(xiāo)毀后數(shù)據(jù)不會(huì)被清空，但是那片區(qū)域的訪問(wèn)權(quán)限就會(huì)被放開(kāi)，有可能會(huì)被下次調(diào)用的函數(shù)使用，也有可能會(huì)被其他的一個(gè)操作給使用，所以這是一種極為不安全的行為。

上面的7是第二次調(diào)用后修改了c的值。

所以，如果需要引用作為返回值，就必須保證出了函數(shù)作用域，返回的對(duì)象沒(méi)有歸還給系統(tǒng)，仍然存在。

以值作為參數(shù)或者返回值時(shí)，在傳參和返回的時(shí)候，都會(huì)傳遞或返回原變量的一個(gè)臨時(shí)的拷貝，這樣的效率是非常低下的，尤其是數(shù)據(jù)特別大的時(shí)候，但如果使用引用作為參數(shù)的話(huà)，就不會(huì)有這樣的問(wèn)題。

引用和指針

語(yǔ)法概念上：引用是對(duì)象的一個(gè)別名，沒(méi)有獨(dú)立的空間，和其引用的實(shí)體共用一個(gè)空間。

但我們發(fā)現(xiàn)，引用其實(shí)和指針很像，它更像一個(gè)頂層const的指針，所以我們可以進(jìn)入反匯編看看他們之間有沒(méi)有關(guān)系

int main() {int x = 5;int& y = x;int* z = &x;return 0; }

反匯編下我們可以看到，指針和引用在匯編下的實(shí)現(xiàn)是一模一樣的。

所以我們可以得出一個(gè)結(jié)論：引用是按照指針來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在指針的基礎(chǔ)上又給他封裝了新的功能。

引用和指針的不同點(diǎn):

引用在定義時(shí)必須初始化，指針沒(méi)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，而指針可以在任何時(shí)候指向任何一個(gè)同類(lèi)型 實(shí)體

沒(méi)有NULL引用，但有NULL指針

在sizeof中含義不同：引用結(jié)果為引用類(lèi)型的大小，但指針始終是地址空間所占字節(jié)個(gè)數(shù)(32位平臺(tái)下占 4個(gè)字節(jié))

引用自加即引用的實(shí)體增加1，指針自加即指針向后偏移一個(gè)類(lèi)型的大小

有多級(jí)指針，但是沒(méi)有多級(jí)引用

訪問(wèn)實(shí)體方式不同，指針需要顯式解引用，引用編譯器自己處理

引用比指針使用起來(lái)相對(duì)更安全

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內(nèi)聯(lián)函數(shù)

什么是內(nèi)聯(lián)函數(shù)？

用inline關(guān)鍵字修飾的函數(shù)就是內(nèi)聯(lián)函數(shù)，在編譯時(shí)編譯器會(huì)將函數(shù)的代碼在調(diào)用內(nèi)聯(lián)函數(shù)的地方展開(kāi)，減去了函數(shù)壓棧的開(kāi)銷(xiāo)，提升程序運(yùn)行的效率（犧牲空間換取時(shí)間）。

例如這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的代碼
如果我們直接調(diào)用它

在匯編下可以看到，他會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的棧幀，將參數(shù)3,4壓棧，然后計(jì)算完再返回結(jié)果

而如果在函數(shù)前面加上inline使其變?yōu)閮?nèi)聯(lián)函數(shù)

這時(shí)再看，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它直接把函數(shù)的代碼在調(diào)用處直接展開(kāi)，不會(huì)再創(chuàng)建新的棧幀。

內(nèi)聯(lián)函數(shù)的特性

內(nèi)聯(lián)函數(shù)是一種用空間換時(shí)間的做法，省去了創(chuàng)建棧幀和壓棧的開(kāi)銷(xiāo)，但也因此代碼很復(fù)雜和具有循環(huán)或遞歸之類(lèi)的函數(shù)不適合作為內(nèi)聯(lián)函數(shù)，就算聲明為內(nèi)聯(lián)函數(shù)編譯器也會(huì)自動(dòng)將其忽略。

內(nèi)聯(lián)函數(shù)不能聲明和定義分離，因?yàn)橐坏┞暶鳛閮?nèi)聯(lián)函數(shù)，在調(diào)用的時(shí)候就會(huì)直接展開(kāi)，沒(méi)有了函數(shù)的地址，就無(wú)法將其鏈接到定義的部分。

值得一提的是，內(nèi)聯(lián)函數(shù)與C語(yǔ)言中的宏函數(shù)有些類(lèi)似，雖然宏的性能不錯(cuò)，但是因?yàn)楹耆狈︻?lèi)型的安全檢查和無(wú)法調(diào)試（在預(yù)處理階段就進(jìn)行了宏替換），在C++中宏函數(shù)被內(nèi)聯(lián)函數(shù)替代，宏常量定義被const取代。

內(nèi)聯(lián)函數(shù)的好處

較之等價(jià)的表達(dá)式更易于閱讀

可以被其他應(yīng)用重復(fù)利用，省去了重新編寫(xiě)的代價(jià)

如需修改計(jì)算過(guò)程，顯然修改函數(shù)比先找到等價(jià)表達(dá)式所有出現(xiàn)的地方再逐一修改更容易。

類(lèi)的內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)的聲明

我們可以在類(lèi)內(nèi)把inline作為聲明的一部分顯式地聲明成員函數(shù)，同樣的，也能在類(lèi)的外部用inline關(guān)鍵字修飾函數(shù)的定義（當(dāng)然在聲明和定義的地方同時(shí)說(shuō)明inline也是合法，只是沒(méi)有必要）。

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constexpr函數(shù)

概念

能用于常量表達(dá)式的函數(shù)

特征

函數(shù)的返回類(lèi)型及所有形參的類(lèi)型都得是字面值類(lèi)型

函數(shù)體中必須有且只有一條return語(yǔ)句

編譯器把對(duì)constexpr函數(shù)的調(diào)用替換成其結(jié)果值（constexpr函數(shù)被隱式地指定為內(nèi)聯(lián)函數(shù)）

函數(shù)體內(nèi)允許包含 運(yùn)行時(shí)不執(zhí)行任何操作的語(yǔ)句

允許返回一個(gè)非常量，應(yīng)用時(shí)編譯器會(huì)進(jìn)行檢查。（constexpr不一定返回常量表達(dá)式）

內(nèi)聯(lián)函數(shù)和constexpr函數(shù)放在頭文件內(nèi)

和其他函數(shù)不同，內(nèi)聯(lián)函數(shù)和constexpr可以在程序中多次定義（每一次展開(kāi)就是一次定義）。但多個(gè)定義必須完全一致，基于這個(gè)原因，內(nèi)聯(lián)函數(shù)和constexpr函數(shù)通常定義在頭文件。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的函数重载、引用再探、内联函数的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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