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C++示例分析內(nèi)聯(lián)函數(shù)與引用變量及函數(shù)重載的使用

更新時間：2022年08月22日 11:38:36 作者：Shawn-Summer

為了消除函數(shù)調(diào)用的時空開銷，C++ 提供一種提高效率的方法，即在編譯時將函數(shù)調(diào)用處用函數(shù)體替換，類似于C語言中的宏展開。這種在函數(shù)調(diào)用處直接嵌入函數(shù)體的函數(shù)稱為內(nèi)聯(lián)函數(shù)（Inline Function），又稱內(nèi)嵌函數(shù)或者內(nèi)置函數(shù)

1.內(nèi)聯(lián)函數(shù)

1.1為什么使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)

減少上下文切換，加快程序運行速度。
是對C語言中的宏函數(shù)的改進。

1.2語法

#include<iostream>
using namespace std;
inline double square(double x){
    return x*x;
}
int main(){
    cout<<square(2.2)<<endl;
}

其實就是在函數(shù)聲明或者定義前加上關(guān)鍵字inline。

2.引用變量

2.1為什么要使用引用變量

主要用途是用作函數(shù)的形參。通過引用變量做參數(shù)，函數(shù)將使用原始數(shù)據(jù)，而不是其副本。
高效。

2.2語法

引用實際上就是定義一個別名。看看下面代碼：

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
    int a=50;
    int &b=a;//定義并初始化，這里b是a的引用。
    cout<<"a:"<<a<<endl;
    cout<<"b:"<<b<<endl;
    cout<<"address of a:"<<&a<<endl;
    cout<<"address of b:"<<&b<<endl;
    b=100;
    cout<<"a:"<<a<<endl;
    cout<<"b:"<<b<<endl;
    int c=200;
    b=c;//試圖將b作為c的引用。行不通。
    cout<<"a:"<<a<<endl;
    cout<<"b:"<<b<<endl;
    cout<<"c:"<<c<<endl;
    cout<<"address of a:"<<&a<<endl;
    cout<<"address of b:"<<&b<<endl;
    cout<<"address of c:"<<&c<<endl;    
}

a:50
b:50
address of a:0x61fe14
address of b:0x61fe14
a:100
b:100
a:200
b:200
c:200
address of a:0x61fe14
address of b:0x61fe14
address of c:0x61fe10

a和b的數(shù)據(jù)地址是一樣的，這說明b相當于a的別名，我們改變b的值，也會改變a的值，而且后面我們試圖將b轉(zhuǎn)變?yōu)閏的引用，但是行不通，b=c這個代碼做的是賦值語句，相當于a=c.

引用和指針的區(qū)別

引用在聲明的時候必須初始化

int &b;這句話是不允許的。

引用的本質(zhì)就是指針常量。因為引用變量一旦初始化就不能更改。

int &b=a和int* const p=&a 這兩句中b和*p是一模一樣的。

引用作為函數(shù)參數(shù)

#include<iostream>
using namespace std;
void swap(int &a,int &b){
    int c;
    c=a;
    a=b;
    b=c;
}
int main(){
int a=2;
int b=3;
swap(a,b);
cout<<a<<b<<endl;
}

可以看出把引用作為參數(shù)的函數(shù)，只需在聲明時，把參數(shù)設(shè)置成引用即可。

臨時變量

試想一下，在參數(shù)傳遞過程中，我們把常數(shù)或者錯誤類型的實參，傳給引用參數(shù)，會發(fā)生什么？這個引用參數(shù)會變成這個實參的引用嗎？顯然不會，因為常數(shù)不能修改，引用是錯誤的，正如int &a=2;會報錯一樣;錯誤類型的實參，也不能直接引用。

為了解決這個事，c++允許臨時變量的產(chǎn)生。但是只有const引用才會產(chǎn)生臨時變量，const引用不允許變量發(fā)生賦值。

總結(jié)來說，臨時變量的產(chǎn)生條件是，在傳參給const引用參數(shù)時：

實參不是左值.(左值指的是const變量和常規(guī)變量。)

實參類型不正確且可類型轉(zhuǎn)換。

所以說，為了使得引用參數(shù)傳遞的兼容性和安全性，請多使用const。

#include<iostream>
using namespace std;
double square(const double &a){
    return a*a*a;
}
int main(){
    int a=3;
    cout<<square(3+a)<<endl;
}

可以看出來這里square函數(shù)可以接受非左值，類型錯誤的實參。

你可能覺得這樣做很復雜，直接使用按值傳參就行了。double square(double a)和double square(const double &a)，從效果來說，這兩一樣，但是我們使用第二種傳參的好處是高效，試想一下我們同時傳一個double類型的變量，const引用傳參不需要數(shù)據(jù)的拷貝，更快。

右值引用

采用 && 來對右值做引用，這么做的目的是用來實現(xiàn)移動語義。

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
    double a=3.1;
    double && b=a*1.2+2.3;
    cout<<b<<endl;
    b=3;
    cout<<a<<endl;
    cout<<b<<endl;
}

6.02
3.1
3

結(jié)構(gòu)引用

引用非常適合于結(jié)構(gòu)和類

#include<iostream>
using namespace std;
struct apple
{   
    string name;
    double weight;
};
apple & swap(apple &a, apple &b){
    apple temp;
    temp=a;
    a=b;
    b=temp;
    return a;
}
int main(){
apple a={"Bob",230};
apple b={"Alice",190};
swap(a,b);
cout<<"a:"<<endl<<"name:"<<a.name<<endl<<"weight:"<<a.weight<<endl<<endl;
cout<<"b:"<<endl<<"name:"<<b.name<<endl<<"weight:"<<b.weight<<endl<<endl;
swap(swap(a,b),b);
cout<<"a:"<<endl<<"name:"<<a.name<<endl<<"weight:"<<a.weight<<endl<<endl;
cout<<"b:"<<endl<<"name:"<<b.name<<endl<<"weight:"<<b.weight<<endl<<endl;
swap(swap(swap(a,b),b),b);
swap(swap(a,b),b);
cout<<"a:"<<endl<<"name:"<<a.name<<endl<<"weight:"<<a.weight<<endl<<endl;
cout<<"b:"<<endl<<"name:"<<b.name<<endl<<"weight:"<<b.weight<<endl<<endl;
}

a:
name:Alice
weight:190

b:
name:Bob
weight:230

a:
name:Alice
weight:190

b:
name:Bob
weight:230

a:
name:Bob
weight:230

b:
name:Alice
weight:190

swap()函數(shù)的返回值是一個引用變量，所以swap(swap(swap(a,b),b),b)是合法的，且它等價于swap(a,b)。

為何要返回引用？高效。因為傳統(tǒng)返回機制，會把返回結(jié)果復制到一個臨時位置。但是應(yīng)該避免返回函數(shù)終止時不再存在的內(nèi)存單元引用。例如避免返回臨時變量的引用。

2.3對于C語言的改進

用const引用傳參傳遞代替按值傳遞。
對于要修改原始數(shù)據(jù)的函數(shù)，采用引用傳參方式。

3. 函數(shù)重載

3.1默認參數(shù)

默認參數(shù)指的是函數(shù)調(diào)用中省略了實參時自動使用的一個值。

如何設(shè)置默認值？必須通過函數(shù)原型。例如這里的void display(int a,int n=999); 這里n=999 就是默認參數(shù) 默認參數(shù)的作用是，不給這個參數(shù)傳參時，他會采用默認值。

#include<iostream>
using namespace std;
void display(int a,int n=999);
int main(){
display(1);
display(3,31);
}
void display(int a,int n){
    cout<<a<<endl;
    cout<<n<<endl;
}

1
999
3
31

3.2函數(shù)重載

默認參數(shù)能讓我們使用不同數(shù)目的參數(shù)調(diào)用同一個函數(shù)，而函數(shù)重載能讓我們使用多個同名的函數(shù)。

函數(shù)重載的關(guān)鍵是函數(shù)的參數(shù)列表–也稱函數(shù)特征標。如果兩個函數(shù)的名字和特征標相同，那么這兩個函數(shù)就完全相同。C++允許定義名稱相同，函數(shù)特征標不同的函數(shù)，這就是所謂的函數(shù)重載。

#include<iostream>
using namespace std;
struct apple{
    string name;
    double weight;
};
void print(int);
void print(double);
void print(char *);
void print(apple &a,string str="apple",double w=100);
int main(){
    int a=2;
    double b=3.14;
    char c[10]="hello！";
    apple d;
    print(a);
    print(b);
    print(c);
    print(d);
    print(d,"Alice",250);
}
void print(int a){
    cout<<"int ="<<a<<endl;
}
void print(double a){
    cout<<"double ="<<a<<endl;
}
void print(char * a){
    cout<<"char* ="<<a<<endl;
}
void print(apple &a,string str,double b){
    a.name=str;
    a.weight=b;
    cout<<"the name:"<<a.name<<endl;
    cout<<"the weight:"<<a.weight<<endl;
}

int =2
double =3.14
char* =hello！
the name:apple
the weight:100
the name:Alice
the weight:250

可以看出來print函數(shù)有多個重載，現(xiàn)代編譯器會根據(jù)你傳遞的參數(shù)類型，而選擇最匹配的函數(shù)。

關(guān)于函數(shù)重載的一些細節(jié)

類型引用和類型本身視為同一個特征標，例如double cube(double x);和double cube(double &x);是不能共存的。
匹配函數(shù)時，會區(qū)分const和非const變量，例如 void display(char* a);和void display(const char* a);是函數(shù)重載。
請記住是特征標，而不是函數(shù)類型使得可以對函數(shù)進行重載。例如 long gronk(int,float);和double gronk(int,float);是不能共存的。

函數(shù)重載的shortcoming

函數(shù)重載在實現(xiàn)同函數(shù)名多種功能的同時，也應(yīng)當付出代價。

標準類型轉(zhuǎn)化、強制匹配能力下降。

#include<iostream>
using namespace std;
void print(double);
void print(char *);
int main(){
    int a=2;
    double b=3.14;
    char c[10]="hello！";
    print(a);
    print(b);
    print(c);
}
void print(double a){
    cout<<"double ="<<a<<endl;
}
void print(char * a){
    cout<<"char* ="<<a<<endl;
}

double =2
double =3.14
char* =hello！

可以看出來這里print(a)這里a是int類型，編譯器會將其類型轉(zhuǎn)化成double，然后調(diào)用對應(yīng)函數(shù)。

但是，我們稍微改動一下代碼

#include<iostream>
using namespace std;
void print(int);
void print(double);
void print(char *);
int main(){
    int a=2;
    double b=3.14;
    char c[10]="hello！";
    print(a);
    print(b);
    print(c);
    print(12L);
}
void print(int a){
    cout<<"int ="<<a<<endl;
}
void print(double a){
    cout<<"double ="<<a<<endl;
}
void print(char * a){
    cout<<"char* ="<<a<<endl;
}

這段代碼中print(12L);會報錯，因為12L是long類型的常量，如果我們試著強制匹配會發(fā)現(xiàn)，12L既可以轉(zhuǎn)化成int類型，也可以轉(zhuǎn)化成double類型，從而編譯器不知道到底調(diào)用哪個函數(shù)。

不要濫用函數(shù)重載

僅當函數(shù)基本執(zhí)行相同的任務(wù)，但使用不同類型的數(shù)據(jù)時，才應(yīng)當使用函數(shù)重載。

到此這篇關(guān)于C++示例分析內(nèi)聯(lián)函數(shù)與引用變量及函數(shù)重載的使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++內(nèi)聯(lián)函數(shù)內(nèi)容請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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