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前言一、函数重载1.函数重载概念2.函数重载分类1.形参类型不同2.参数个数不同3.参数类型顺序不同 3.函数重载的陷阱4. C++支持函数重载的原理--名字修饰(name Mangling) 二、引用1.引用概念2.引用的特性3.常引用4.应用场景1.做参数2.做返回值 5.引用陷阱6.传值、传引用的效率比较7. 值和引用的作为返回值类型的性能比较8.引用和指针的区别 三、内联函数1.概念2.内联函数的特性3.内联函数与宏的比较4.内联函数的不足

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前言

一、函数重载

自然语言中，一个词可以有多重含义，人们可以通过上下文来判断该词真实的含义，即该词被重载了。

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，这些同名函数的形参列表(参数个数 或 类型 或 类型顺序)不同，常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题。

2.函数重载分类

1.形参类型不同

#include<iostream>using namespace std;int func(int a, int b){ cout << "int func(int a,int b)" << endl;return a + b;}double func(double a, double b){ cout << "double func(double a, double b)" << endl;return a + b;}int main(){ func(1, 2);func(1.0, 2.0);return 0;}

2.参数个数不同

#include<iostream>using namespace std;void func(){ cout << "func()" << endl;}void func(int a){ cout << "func()" << endl;}int main(){ func();func(1);return 0;}

3.参数类型顺序不同

#include<iostream>using namespace std;void func(int a, char b){ cout << "func(int a,char b)" << endl;}void func(char b, int a){ cout << "func(char b,int a)" << endl;}int main(){ func(1,'a');func('a', 1);return 0;}

3.函数重载的陷阱

返回值不同的，而其余都一摸一样的两个函数不构成函数重载，因为返回值不同时，编译器无法区分到底调用哪个函数。

4. 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。

过程如下：

二、引用

1.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。

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

由上图可见，使用引用时，变量a和变量b的值一样，地址一样，说明它们使用同一块内存空间，改变a就等于改变b，反之b的改变也会影响a，其实a就是b，只是b是a的别名，比如：

鲁迅，我们可以喊鲁迅，也可以喊周树人，两者指的都是同一个人，只是别名不同而已。

2.引用的特性

1.引用在定义时必须初始化

2.一个变量可以有多个引用

3.引用一旦引用一个实体，就不能再引用其他实体

3.常引用

4.应用场景

1.做参数

#include<iostream>using namespace std;void Swap(int& a, int& b){ int tmp = a;a = b;b = tmp;}int main(){ int x = 1;int y = 2;Swap(x, y);cout << x << endl;cout << y << endl;return 0;}

2.做返回值

#include <iostream>using namespace std;int& returnValue(int& x) { x *= 2; return x;}int main() { int num = 5; cout << "Before: " << num << endl; int& ref = returnValue(num); cout << "After: " << num << endl; cout << "Reference: " << ref << endl; ref = 10; // 修改了引用，也会影响原始值 cout << "After modifying reference: " << num << endl; return 0;}

在这个例子中，returnValue()函数返回num的引用，然后在main()函数中使用这个引用来修改num的值。因此，通过引用返回值可以让函数修改调用者提供的变量，而无需进行额外的拷贝。

5.引用陷阱

原因：main 函数开辟栈帧调用 Add函数，Add函数开辟新的栈帧。但是出了Add函数，系统会清理栈帧将c置成随机值。

注意：如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还在(还没还给系统)，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。

6.传值、传引用的效率比较

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

#include <time.h>struct A{ int a[10000]; };void TestFunc1(A a){ }void TestFunc2(A& a){ }void TestRefAndValue(){ A a; // 以值作为函数参数 size_t begin1 = clock(); for (size_t i = 0; i < 10000; ++i) TestFunc1(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 << "TestFunc1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl; cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl;}

7. 值和引用的作为返回值类型的性能比较

#include <time.h>struct A{ int a[10000]; };A a;// 值返回A TestFunc1() { return a;}// 引用返回A& TestFunc2(){ return a;}void TestReturnByRefOrValue(){ // 以值作为函数的返回值类型 size_t begin1 = clock(); for (size_t i = 0; i < 100000; ++i) TestFunc1(); size_t end1 = clock(); // 以引用作为函数的返回值类型 size_t begin2 = clock(); for (size_t i = 0; i < 100000; ++i) TestFunc2(); size_t end2 = clock(); // 计算两个函数运算完成之后的时间 cout << "TestFunc1 time:" << end1 - begin1 << endl; cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl;}

通过上述代码的比较，发现传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大。

8.引用和指针的区别

在语法概念上引用就是一个别名，没有独立空间，和其引用实体共用同一块空间。

但是，在底层实现上实际是有空间的，因为引用是按照指针方式来实现的。

例如：

#include<iostream>using namespace std;int main(){ int a = 10;int& ra = a;ra = 20;int* pa = &a;*pa = 20;return 0;}

我们来看下引用和指针的汇编代码对比

引用和指针的不同点：

引用概念上定义一个变量了，指针存储一个变量地址。引用在定义时必须初始化，指针没有要求。引用在初始化时引用一个实体后，就不能再引用其它实体，而指针可以在任何情况指向任何一个同类型的实体。没有NULL引用（空引用），但有NULL指针。在sizeof中含义不同：引用结果为引用类型的大小，但指针始终是地址空间所占字节个数（32位平台下4个字节）引用自加即引用的实体增加1，指针自加即指针向后偏移一个类型的大小。有多级指针，但没有多级引用。访问实体的方式不同，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更安全。

三、内联函数

1.概念

以inline修饰的函数叫做内联函数，编译时C++编译器会在调用内联函数的地方展开，没有函数调用建立栈帧的开销，内联函数提升程序运行的效率。

如果在上述函数前增加inline关键字将其改成内联函数，在编译期间编译器会用函数体替换函数的调用。

查看方式：

在release模式下，查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add在debug模式下，需要对编译器进行设置，否则不会展开(因为debug模式下，编译器默认不会对代码进行优化，以下给出vs2019的设置方式

我们可以通过调试->窗口->反汇编，然后就能看到编译后的汇编程序。

2.内联函数的特性

inline是一种以空间换时间的做法，如果编译器将函数当成内联函数处理，在编译阶段，会用函数体替换函数调用，缺陷：可能会使目标文件变大，优势：少了调用开销，提高程序运行效率。. inline对于编译器而言只是一个建议，不同编译器关于inline实现机制可能不同，一般建议：将函数规模较小(即函数不是很长，具体没有准确的说法，取决于编译器内部实现)、不是递归、且频繁调用的函数采用inline修饰，否则编译器会忽略inline特性。inline不建议声明和定义分离，分离会导致链接错误。因为inline被展开，就没有函数地址了，链接就会找不到。

3.内联函数与宏的比较

通常，在C语言中，内联展开的功能由带参宏（Macros）在源码级实现。内联提供了几个更好的方法：

宏调用并不执行类型检查，甚至连正常参数也不检查，但是函数调用却要检查。C语言的宏使用的是文本替换，可能导致无法预料的后果，因为需要重新计算参数和操作顺序。在宏中的编译错误很难发现，因为它们引用的是扩展的代码，而不是程序员键入的。许多结构体使用宏或者使用不同的语法来表达很难理解。内联函数使用与普通函数相同的语言，可以随意的内联和不内联。内联代码的调试信息通常比扩展的宏代码更有用。

4.内联函数的不足

除了通常使用内联扩展可能带来的问题，作为一种编程语言特性的内联函数也可能并没有看起来那么有效，原因如下：

通常，设计编译器的程序设计者比大多数的程序设计者更清楚对于一个特定的函数是否合适进行内联扩展；一些情况下，对于程序员指定的某些内联函数，编译器可能更倾向于不使用内联甚至根本无法完成内联对于一些开发中的函数，它们可能从原来的不适合内联扩展变得适合或者倒过来。尽管内联函数或者非内联函数的转换易于宏的转换，但增加的维护开支还是使得它的优点显得更不突出了。对于基于C的编译系统，内联函数的使用可能大大增加编译时间，因为每个调用该函数的地方都需要替换成函数体，代码量的增加也同时带来了潜在的编译时间的增加。