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文章目录

1. 函数重载1.1 函数重载概念1.2 C++支持函数重载的原理--名字修饰（name Mangling）

2. 引用2.1 引用的概念2.2 引用的特性2.3 常引用2.4 使用场景2.5 传值、传引用效率比较2.6 引用和指针的区别

1. 函数重载

在中文语境中有些词语它就是一词多义的，人们通过上下文来判断词语的意思，即该词被重载了。

就比如说：以前有个笑话，我们国家有两个体育项目大家根本不用看，也不用担心。一个是乒乓球，一个是足球。前者"谁也赢不了"后者"谁也赢不了"。

1.1 函数重载概念

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，这些函数的形参列表（参数个数或者类型或者类型顺序）不同，常用来处理功能类似数据类型不同的问题。

<code>#include <iostream>

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 test()

{

cout<<"test()"<<endl;

}

void test(int a)

{

cout<<"test(int a)"<<endl;

}

//3.参数类型顺序不同

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++支持函数重载的原理–名字修饰（name Mangling）

为什么C++支持函数重载，而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。

实际项目中通常是由多个头文件和多个源文件构成的，而通过C语言阶段学习的编译链接，我们可以知道，【当前a.cpp中调用了b.cpp中定义的Add函数时】，编译后链接前，a.o的目标文件中没有Add的函数地址，因为Add是在b.cpp中定义的，所以Add的地址在b.o中。那么怎么办呢？所以链接阶段就是专门处理这种问题的，链接器看到a.o调用Add，但是没有Add的地址，就会到b.o的符号表中找Add的地址，然后链接到一起。那么链接时，面对Add函数，链接器会使用哪个名字去找呢？这里每个编译器都有自己的函数名修饰规则。由于windows下vs的修饰规则过于复杂，而Linux下g++的修饰规则简单易懂，下面我们使用了g++演示这个修饰后的名字。通过下面我们可以看到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语言编译器编译后的结果：

<code>//file.c中的代码

#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;

}

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：

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

总结：对比Linux会发现，Windows下vs编译器对函数名字修饰规则相对复杂难懂，但道理类似。

6. 通过这里就理解了C语言没办法支持重载，因为同名函数没办法区分。而C++是通过函数修饰规则来区分地，只要参数不同，修饰出来地名字就不一样，那么就可以支持重载了。

7. 如果两个函数函数名和参数是一样的，返回值不同是不构成重载的，因为调用时编译器没办法区分。

2. 引用

2.1 引用的概念

引用不是新定义一个变量，而是给已存在变量取一个别名，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。

就像外号一样，尽管名字不同但人都是一个人。

语法：

<code>类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体

#include <cstdio>

void test()

{ -- -->

int a = 10;

int& ra = a;//定义引用类型

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

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

}

int main()

{

test();

return 0;

}

//打印结果:

/*

009EFDE0

009EFDE0

*/

注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的。

2.2 引用的特性

引用在定义时必须初始化。一个变量可以有多个引用。引用一旦引用一个实体，就不能再引用其他实体。

void test()

{

int a = 10;

//int& ra;//引用在定义时必须初始化,否则报错

int& ra = a;

int& rra = a;

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

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

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

}

//打印结果:

/*

00AFF9A0

00AFF9A0

00AFF9A0

*/

2.3 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，10为常量

const int& b = 10;

double d = 3.14;

//int& rd = d;该语句编译时会出错，类型不同

const int& rd = d;

}

2.4 使用场景

做参数

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;

}

观察下来代码，会输出什么结果？

#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;

}

//打印结果

/*

add(2,3) is :9

*/

函数运行时，系统需要给函数开辟独立的栈空间，用来保存函数的形参，局部变量以及一些寄存器信息等。

函数运行结束后，该函数对应的栈空间就被系统回收了。

空间被回收指该栈空间暂时不能使用，但是内存还在，比如：上课申请教室，上完课之后教师归还给学校，但是教室本身还在，不能说归还后，教室就消失了。

注意：如果函数返回了，出了函数作用域，如果返回对象还在（没有还给系统），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。

2.5 传值、传引用效率比较

以值作为参数或者返回类型，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拷贝，因此用值作为参数或者返回类型，效率是非常低下的，尤其是当参数或返回类型非常大时，效率就更低。

演示：效率对比，值和引用作为参数类型的性能对比

#include <iostream>

#include <ctime>

using namespace std;

struct A

{

int a[10000];

};

void TestFunc(A a)

{

}

void TestFunc2(A& a)

{

}

int main()

{

A a;

//以值作为函数参数

size_t begin1 = clock();

for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)

{

TestFunc(a);

}

size_t end1 = clock();

//以引用作为函数参数

size_t begin2 = clock();

for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)

{

TestFunc2(a);

}

size_t end2 = clock();

//分别计算两个函数运行结束后的时间

cout << "Testfunc(A) time:" << end1 - begin1 << endl;

cout << "Testfunc2(A&) time:" << end2 - begin2 << endl;

return 0;

}

//打印结果

/*

Testfunc(A) time:12

Testfunc2(A&) time:0

(单位毫秒)

*/

演示：值和引用的作为返回类型的性能对比

#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()

{

//以值作为函数的返回类型

size_t begin1 = clock();

for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)

{

TestFunc();

}

size_t end1 = clock();

//以引用作为函数的返回类型

size_t begin2 = clock();

for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)

{

TestFunc2();

}

size_t end2 = clock();

//分别计算两个函数运行结束后的时间

cout << "Testfunc(A) time:" << end1 - begin1 << endl;

cout << "Testfunc2(A&) time:" << end2 - begin2 << endl;

return 0;

}

//打印结果

/*

Testfunc(A) time:25

Testfunc2(A&) time:1

*/

结论：通过上述的代码可以清楚的发现，传值和传引用在作为传参以及返回值类型上效率相差很大。

2.6 引用和指针的区别

在语法层面上呢，引用就是一个别名，没有独立空间，和其被引用体共用一块空间。

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

int val = 100;

int& rval = val;

cout<<"&val = "<<&val<<endl;

cout<<"&rval = "<<&rval<<endl;

return 0;

}

//打印结果

/*

&val = 003AFB98

&rval = 003AFB98

*/

但是呢，在底层方面实际是由空间的，因为引用是按照指针方式来实现的。

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

int a = 10;

int& ra = a;

ra = 20;

int* pa = &a;

*pa = 20

return 0;

}

反汇编：

可以看到操作是类似的。

引用和指针的不同点：

引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。引用在定义时必须初始化，指针就没有要求。引用在初始化时引用一个实体后，就不能再引用其他实体，而指针可以再任何时候指向任何一个同类型实体。没有NULL引用，但是又NULL指针再sizeof中含义不同：引用结果为引用类型的大小，但是指针始终是地址空间所占字节数个（根据所在平台确定，如32位平台占4个字节）引用自加即引用的实体加1，指针自加即指针向后偏移一个类型的大小。由多级指针，但是没有多级引用。访问实体方式不同，指针需要显示解引用，引用编译器自己处理。引用比指针使用起来相对安全。