C++示例分析内联函数与引用变量及函数重载的使用

来源：jb51　　时间：2022/8/22 14:54:54　　对本文有异议

1.内联函数

1.1为什么使用内联函数

减少上下文切换，加快程序运行速度。
是对C语言中的宏函数的改进。

1.2语法

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

其实就是在函数声明或者定义前加上关键字inline。

2.引用变量

2.1为什么要使用引用变量

主要用途是用作函数的形参。通过引用变量做参数，函数将使用原始数据，而不是其副本。
高效。

2.2语法

引用实际上就是定义一个别名。看看下面代码：

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
    int a=50;
    int &b=a;//定义并初始化，这里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;//试图将b作为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的数据地址是一样的，这说明b相当于a的别名，我们改变b的值，也会改变a的值，而且后面我们试图将b转变为c的引用，但是行不通，b=c这个代码做的是赋值语句，相当于a=c.

引用和指针的区别

引用在声明的时候必须初始化

int &b;这句话是不允许的。

引用的本质就是指针常量。因为引用变量一旦初始化就不能更改。

int &b=a和int* const p=&a 这两句中b和*p是一模一样的。

引用作为函数参数

#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;
}

可以看出把引用作为参数的函数，只需在声明时，把参数设置成引用即可。

临时变量

试想一下，在参数传递过程中，我们把常数或者错误类型的实参，传给引用参数，会发生什么？这个引用参数会变成这个实参的引用吗？显然不会，因为常数不能修改，引用是错误的，正如int &a=2;会报错一样;错误类型的实参，也不能直接引用。

为了解决这个事，c++允许临时变量的产生。但是只有const引用才会产生临时变量，const引用不允许变量发生赋值。

总结来说，临时变量的产生条件是，在传参给const引用参数时：

实参不是左值.(左值指的是const变量和常规变量。)

实参类型不正确且可类型转换。

所以说，为了使得引用参数传递的兼容性和安全性，请多使用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;
}

可以看出来这里square函数可以接受非左值，类型错误的实参。

你可能觉得这样做很复杂，直接使用按值传参就行了。double square(double a)和double square(const double &a)，从效果来说，这两一样，但是我们使用第二种传参的好处是高效，试想一下我们同时传一个double类型的变量，const引用传参不需要数据的拷贝，更快。

右值引用

采用 && 来对右值做引用，这么做的目的是用来实现移动语义。

#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

结构引用

引用非常适合于结构和类

#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()函数的返回值是一个引用变量，所以swap(swap(swap(a,b),b),b)是合法的，且它等价于swap(a,b)。

为何要返回引用？高效。因为传统返回机制，会把返回结果复制到一个临时位置。但是应该避免返回函数终止时不再存在的内存单元引用。例如避免返回临时变量的引用。

2.3对于C语言的改进

用const引用传参传递代替按值传递。
对于要修改原始数据的函数，采用引用传参方式。

3. 函数重载

3.1默认参数

默认参数指的是函数调用中省略了实参时自动使用的一个值。

如何设置默认值？必须通过函数原型。例如这里的void display(int a,int n=999); 这里n=999 就是默认参数默认参数的作用是，不给这个参数传参时，他会采用默认值。

#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函数重载

默认参数能让我们使用不同数目的参数调用同一个函数，而函数重载能让我们使用多个同名的函数。

函数重载的关键是函数的参数列表–也称函数特征标。如果两个函数的名字和特征标相同，那么这两个函数就完全相同。C++允许定义名称相同，函数特征标不同的函数，这就是所谓的函数重载。

#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

可以看出来print函数有多个重载，现代编译器会根据你传递的参数类型，而选择最匹配的函数。

关于函数重载的一些细节

类型引用和类型本身视为同一个特征标，例如double cube(double x);和double cube(double &x);是不能共存的。
匹配函数时，会区分const和非const变量，例如 void display(char* a);和void display(const char* a);是函数重载。
请记住是特征标，而不是函数类型使得可以对函数进行重载。例如 long gronk(int,float);和double gronk(int,float);是不能共存的。

函数重载的shortcoming

函数重载在实现同函数名多种功能的同时，也应当付出代价。

标准类型转化、强制匹配能力下降。

#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！

可以看出来这里print(a)这里a是int类型，编译器会将其类型转化成double，然后调用对应函数。

但是，我们稍微改动一下代码

#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;
}