这篇文章是c++入门基础的第一站的中篇,涉及的知识点函数重载:函数重载的原理--名字修饰引用:概念、特性、使用场景、常引用、传值、传引用效率比较的知识点
目录
5. 函数重载 （续）
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？
6. 引用
引用概念
关于引用的应用：
引用特性
🚩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，再不能引用其他实体
使用场景
传值、传引用效率比较
值和引用的作为返回值类型的性能比较
关于顺序表的读取与修改
c语言接口
Cpp的接口设计:
常引用
5. 函数重载 （续）
C++支持函数重载的原理--名字修饰(name Mangling)
编译器是如何编译的？
Test.cpp
预处理头文件展开/宏替换/去掉注释/条件编译
Test.i
编译检查语法，生成汇编代码(指令级代码) -- 右击鼠标打开反汇编
Test.s
汇编将汇编代码生成二进制机器码
Test.o
链接合并链接，生成可执行程序（a.out / xxx.exe）
在整个编译的过程中涉及到的一个问题是什么呢？
在一个项目里面写了一个stack.h（栈定义的各种接口）和stack.cpp ，这些各种接口不在Test.o内，而在stack.o内，那么怎么去这里找呢。那就涉及到名字去找地址，在链接的时候怎么用名字去找地址呢？
C语言的特点呢 -- 直接用函数名去充当函数的名字
这样的后果就是自己都区分不开来，所以C语言是不允许重名的。
那么C++是如何这块的问题呢？如何把两个同名的但参数类型顺序不一样的函数区分开来呢？
🎯 那就是函数名修饰规则解决这个问题
当函数只有声明没有定义的时候，就会出现以下的链接错误
🌼当函数只有定义的时候，没有实现的时候，它就没有一堆汇编指令，没有指令就不能生成地址(就没有建立函数栈帧的过程，寄存器没有存地址)。所以在符号表里面拿这个名字去找的时候就找不到，以下是修饰以后的函数名，本质上它是用类型带入这个名字里面去了（函数修饰规则）
而C语言是直接用函数名去找：
在linux环境底下去看:
以下两张图均是函数名修饰规则
Linux底下：c++区分函数不同的依据是去找函数的地址(本质也就是第一句指令的地址)，找到地址之后，将其函数名修饰成特殊函数名:
<_Z4funcid> 意思是：四个字节,func(int,double)
<_Z4funcdi> 意思是：四个字节,func(double,int)
🍔在符合表里面：
用一个独特的符号去代表一个类型，跟据类型的个数不同、类型不同、类型的顺序不同，修饰出了的名字就是不一样的，所以根据这点，就可以在函数名相同的情况下区分不同的函数。
vs2019底下：
void __cdecl func(int,double)" (?func@@YAXHN@Z)
void __cdecl func(double,int)" (?func@@YAXNH@Z)
因为这两个函数虽然函数名字相同，但是函数类型的顺序不同，所以编译器会根据情况修饰成特殊的函数名
问题：
函数名修饰规则带入返回值，返回值不能能否构成重载? 不能。
为什么C++支持函数重载，而C语言不支持函数重载呢？
1.实际项目通常是由多个头文件和多个源文件构成，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？2. 所以链接阶段就是专门处理这种问题，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。(老师要带同学们回顾一下)3. 那么链接时，面对Add函数，链接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。4. 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++演示了这个修饰后的名字。5. 通过下面我们可以看出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
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语言编译器编译后结果
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
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，但道理都是类似的，我们就不做细致的研究了。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，只要参数不同，修饰出来的名字就不一样，就支持了重载。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。
6. 引用
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。
C++为了在拓展语法的过程中，为了防止创新符号太多不好记忆，直接沿用C语言的符号，让其一个符号赋予了多重意思，&在这边不是取地址的意思，而是引用操作符
当b++时，a也会同时++，当两条语句都++时，那么这个值就变为2
代码实现:
int main()
{
int a = 0;
int& b = a;//引用
cout << &a << endl;
cout << &b << endl;
return 0;
}输出：
关于引用的应用：
void swap(int& x1, int& x2)
{
int tmp = x1;
x1 = x2;
x2 = tmp;
}
int main()
{
int size;
int x = 0, y = 1;
swap(x,y);
printf("%d %d", x, y);
}执行：
int TreeSize(struct TreeNode* root)
{
//写法一
if (root == NULL)
return 0;
//写法二
return TreeSize(root->left)
+ TreeSize(root->right)
+ 1;
}
void _preorder(struct TreeNode* root, int* a, int& pi)
{
if (root == NULL)
return;
//用指针的方式是为了不在不同栈帧内创建i
a[pi] = root->val;
pi++;
_preorder(root->left, a, pi);
_preorder(root->right, a, pi);
}
int* preorderTraversal(struct TreeNode* root, int& returnSize)
{
int size = TreeSize(root);
int* a = (int*)malloc(sizeof(int) * sizeof(int));
int i = 0;
_preorder(root,a,i);
return a;
}
int main()
{
int size = 0;
preorderTraversal(nullptr, size);
}
引用特性
🚩引用在定义时必须初始化
🚩一个变量可以有多个引用
int main()
{
int a = 0;
int& b = a;
int& c = a;
int& d = b;//给别名取别名，实际上是同一块空间。
int x = 1;
//赋值
b = x;
return 0;
}代码执行变化：
🚩引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体
int main()
{
int a = 0;
int& b = a;
int x = 1;
int&b = x;
return 0;
}代码执行：
使用场景
传引用返回和传值返回：
以下的两者返回的方式有什么区别呢？
答：这两种情况的区别，在于传值调用在函数销毁时有寄存器，传引用调用没有寄存器保存值，因为是同一个空间，引用不同于传值和传址，既然直接传的就是这个空间本身，因此既不用创建临时拷贝，也不需要传变量地址。而是直接变量进行赋值。
💥先来看传值返回：
用了一个全局的寄存器eax把返回值保存起来，待Count函数栈帧销毁后，回到主函数main,再将寄存器里面的值赋值给ret
💨传引用返回：
这个n的别名，出了作用域就销毁（这意味着返回的值是对已被销毁的变量的引用），还给操作系统了，在还给操作系统的时候，可能将这块空间里面的值给清理了，变成随机值了。由于Count函数的返回值是无效的（引用已被销毁），所以打印ret的值将导致未定义的行为。它可能打印1，也可能打印随机值，或者可能导致程序崩溃。
💢那如果对代码再修改一下呢：
这段代码是非法的。当函数 Count() 执行完毕后，局部变量 n 将被销毁，引用 ret 将会成为悬空引用（dangling reference），它指向了已经归还给操作系统的空间，该空间里面的值可能已经被初始化为随机值。因此，将对n的引用返回给调用函数是无效的，导致未定义的行为。
总结：
传引用的第一个示例还是第二个示例中，代码都是非法的，并且会导致未定义的行为
如果函数返回时，离开函数作用域后，其栈上空间已经还给系统，因此不能用栈上的空间作为引用类型返回。如果以引用类型返回，返回值的生命周期必须不受函数的限制(即比函数生命周期长)。
只有当出了这个作用域，这个对象还在的情况下，才可以加引用比如便用static将变量设成静态变量，或是全局变量，函数生命周期就不会影响到引用
代码示例：
//传引用调用
int& Count()
{
int n = 0;
n++;
return n;
}
int main()
{
int& ret = Count();
//这里打印的结果可能是1，也可能是随机值
cout << ret << endl;
cout << ret << endl;
return 0;
}
//传值调用
int Count()
{
int n = 0;
n++;
return n;
}
int main()
{
int ret = Count();
cout << ret << endl;
cout << ret << endl;
return 0;
}当变量前面有很大一块空间被占用时，有可能不会被覆盖：
写一个相加两个变量值的代码：
代码实现：
#include<iostream>
#include<assert.h>
int& Add(int a,int b)
{
int c = a + b;
return c;
}
int main()
{
int& ret = Add(1, 2);
Add(3, 4);
cout << "Add(1,2) is :" << ret << endl;
}
解析：
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。
传值、传引用效率比较
传引用传参（任何时候都可以用）
1、提高效率
2、输出型参数（形参的修改，影响的实参）
#include <time.h>
#include<iostream>
struct A { int a[10000]; };
A a;//全局变量！！！
// 值返回
A TestFunc1() { return a; }//全局变量是可以使用传引用返回的！！！
// 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;
}
int main()
{
TestReturnByRefOrValue();
return 0;
}值和引用的作为返回值类型的性能比较
传引用返回（出了函数作用域对象还在才可以用）-- static修饰的，全局变量，堆空间等等
1、提高效率
2、修改返回对象
#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;
}
int main()
{
TestReturnByRefOrValue();
return 0;
}关于顺序表的读取与修改
c语言接口
struct SeqList
{
int a[10];
int size;
};
//C的接口设计
//读取第i个位置
int SLAT(struct SeqList* ps, int i)
{
assert(i<ps->size);//防止越界
//...
return ps->a[i];
}
//修改第i个位置的值
void SLModify(struct SeqList* ps, int i, int x)
{
assert(i< ps->size);
// ...
ps->a[i] = x;
}可以看待以上代码，C语言实现读取和修改结构体成员--数组元素时，是非常繁琐的，实现功能就要编写一个功能函数，但是如果换成c++的引用，那就可以一个函数实现两个功能
Cpp的接口设计:
代码示例：
CPP接口设计
//读 or 修改第i个位置的值
#include<iostream>
#include<assert.h>
int& SLAT(struct SeqList& ps, int i)
{
assert(i < ps.size);
return(ps.a[i]);
}
int main()
{
struct SeqList s;
s.size = 3;
SLAT(s, 0) = 10;
SLAT(s, 1) = 20;
SLAT(s, 2) = 30;
cout << SLAT(s, 0) << endl;
cout << SLAT(s, 1) << endl;
cout << SLAT(s, 2) << endl;
return 0;
}特别注意：
常引用
在引用的过程中:
1.权限可以平移
2.权限可以缩小
3.权限不能放大!!!
int main()
{
const int a = 0;
//权限的放大
int& b = a;//这个是不行的！！！
//权限的平移
const int& c = a;
//权限的缩小
//形象地理解:
int x = 0;//齐天大圣
const int& y = x;//戴上紧箍咒的孙悟空
return 0;
}赋值:
int b = a;//可以的,因为这里是赋值拷贝,b修改不影响a类型转换:
在c/c++里面有个规定:表达式转换的时候会产生一个临时变量，具有常性
以及函数返回的时候也会产生一个临时对象
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