C++入门2

函数重载

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

比如下面的

int add(int x, int y)
{
	cout << "int add(int x ,int y)" << endl;
	return x + y;
}

double add(double x, double y)
{
	cout << "double add(double x,double y)" << endl;
	return x + y;
}

//参数个数不同

void func()
{
	cout << "func()" << endl;

}
void func(int x)
{
	cout << "func(int x)" << endl;
}

//参数顺序不同

void f(int x, char y)
{
	cout << "f(int x,char y)" << endl;
}


void f(char y, int x)
{
	cout << "f(char y,int x)" << endl;
}
int main()
{
	 add(1, 2);
	add(1.1, 1.2);

	func();
	func(2);

	f(1, 1.2);
	f(1.2, 1);
	return 0;
}

函数运行结果

值得注意的是，函数重载的定义是在同一个定义域里面的，如果在不同的作用域里面的话，就不算是函数的重载,下面的就不算是函数的重载

namespace LH
{
    int add(int x, int y)
    {    
	    cout << "int add(int x ,int y)" << endl;
	    return x + y;
    }
}

double add(double x, double y)
{
	cout << "double add(double x,double y)" << endl;
	return x + y;
}

函数重载的一些注意事项

1.不同作用域里面的函数可以一样

namespace LH1
{
	void add()
	{
		cout << "LH1::add()" << endl;
	}
}
namespace LH2
{
	void add()
	{
		cout << "LH2::add()" << endl;
	}
}

//using namespace LH1
//using namespace LH2
//加上这两句话在调用函数的时候虽然会冲突，但是依然不影响他们是重载的关系
int main()
{
	LH1::add();
	LH2::add();
	return 0;
}

当函数是缺省参数的时候

//这两个函数虽然是重载函数，但是在调用的时候也会冲突
void f()
{
	cout << "f()" << endl;
}

void f(int a = 10)
{
	cout << "f(int a)" << endl;
}

C++支持重载，C语言不支持

在C语言当中，是不支持重载的，但是在C++中，是支持重载的

这涉及到编译链接的过程，下面用一个图来解释

在上面的test.o文件里面，包含的有Add.h里面的东西，也就是函数的申名，在链接的过程中，有了函数的申明，编译器会找函数的定义，也就是在.CPP文件去找函数的地址（这里函数的地址实际上就是函数的语句）

由于C语言和C++找函数的方式不同

C语言用的是函数名去找，而C++是用被修饰的函数名字去找（也就是包含函数里面的参数），C语言用函数的名字去找，有多个函数名就会报错，但是C++不会

引用

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，再不能引用其他实体

引用实际上就是给变量取别名，对别名进行操作也会引起自身的变化

int main()
{
    //整形变量的别名
    int a=10;
    int&b=a;    //给a取一个别名，相当于给a取一个外号


    //指针变量的别名
    int x = 0;
    int* p1 = &x;
    int*& p2 = p1;
    retrun 0;


}

权限的平移，缩小，放大

// 权限的平移，可以
int x = 0;
int& y = x;
y++;

//权限的缩小，可以
int x=0;
const int& z = x;
z++;       // 不可以


	// 权限的方法
	// m只读
	// n变成我的别名，n的权限是可读可写
	// 权限的放大，不可以
	const int m = 0;
	// int& n = m;

	const int& n = m;

	// 可以，不是权限的放大
	// m拷贝的给p，p的修改不影响m
	int p = m;

	// 权限的放大
	// p1可以修改 *p1不可以，const修饰是的*p1
	const int* p1 = &m;
	// p1++;
	// int* p2 = p1;
	const int* p2 = p1;

	// 权限的缩小
	int* p3 = &x;
	const int* p4 = p3;

引用作为函数参数

引用也可作为函数参数来代替指针的一些操作（形参是实参的引用）

void Swap(int& x, int& y)
{
	int temp = x;
	x = y;
	y = temp;
}

int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	Swap(a, b);
	cout << "a=" << a << endl;
	cout << "b=" << b << endl;
	return 0;
}

输出结果

传值和传引用效率的比较

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;
}

int main()
{
	TestRefAndValue();
	return 0;
}

运行结果

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

引用和指针的区别

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。

int main()
{
	
		int a = 10;
		int& ra = a;
		cout << "&a = " << &a << endl;
		cout << "&ra = " << &ra << endl;
		return 0;
	
}

运行结果

从结果上面来看，引用别的变量是和别的变量用同一块空间

但是在从底层来看，引用和指针一样，都是用指针的方式实现的

int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;
ra = 20;
int* pa = &a;
*pa = 20;
return 0;
}

引用和指针的不同点:
1. 引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。
2. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求
3. 引用在初始化时引用一个实体后，就不能再引用其他实体，而指针可以在任何时候指向任何
一个同类型实体
4. 没有NULL引用，但有NULL指针
5. 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
位平台下占4个字节)
6. 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
7. 有多级指针，但是没有多级引用
8. 访问实体方式不同，指针需要显式解引用，引用编译器自己处理
9. 引用比指针使用起来相对更安全

内联函数

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

上面的call是调用函数地址的意思

内联函数的特性

1. 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。
2. 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

3. 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

// F.h
#include <iostream>
using namespace std;
inline void f(int i);
// F.cpp
#include "F.h"
void f(int i)
{
cout << i << endl;
}
// main.cpp
#include "F.h"
int main()
{
f(10);
return 0;
}
// 链接错误：main.obj : error LNK2019: 无法解析的外部符号 "void __cdecl
f(int)" (?f@@YAXH@Z)，该符号在函数 _main 中被引用

auto关键字

auto关键字是根据等式左边的数据类型来确定变量的类型的

auto a=1; //右边是整形，左边自动得出a是整形变量

这个关键字现阶段还没有什么意义，但是等到等式右边的变量是一个很长的类型的时候，就会很有意义

std::map<std::string, std::string> m{ { "apple", "苹果" }, { "orange",
"橙子" },
{"pear","梨"} };
//std::map<std::string, std::string>::iterator it = m.begin();

//换成下面的这个

auto it=m.begin();

std::map<std::string, std::string>::iterator 是一个类型，但是该类型太长了，特别容
易写错。

可以通过typedef给类型取别名，比如

#include <string>
#include <map>
typedef std::map<std::string, std::string> Map;
int main()
{
Map m{ { "apple", "苹果" },{ "orange", "橙子" }, {"pear","梨"} };

Map::iterator it = m.begin();
while (it != m.end())
{
//....
}
return 0;
}

使用typedef给类型取别名确实可以简化代码，但是typedef有会遇到新的难题

typedef char* pstring;
int main()
{
const pstring p1;   // 编译成功还是失败？  失败 需要给值
const pstring* p2;  // 编译成功还是失败？  成功
return 0;
}

8.2 auto简介

在早期C/C++中auto的含义是：使用auto修饰的变量，是具有自动存储器的局部变量，但遗憾的
是一直没有人去使用它，大家可思考下为什么？
C++11中，标准委员会赋予了auto全新的含义即：auto不再是一个存储类型指示符，而是作为一
个新的类型指示符来指示编译器，auto声明的变量必须由编译器在编译时期推导而得

int TestAuto()
{
return 10;
}
int main()
{
int a = 10;
auto b = a;
auto c = 'a';
auto d = TestAuto();
cout << typeid(b).name() << endl;
cout << typeid(c).name() << endl;
cout << typeid(d).name() << endl;
//auto e; 无法通过编译，使用auto定义变量时必须对其进行初始化
return 0;
}

使用auto定义变量时必须对其进行初始化，在编译阶段编译器需要根据初始化表达式来推导auto
的实际类型。因此auto并非是一种“类型”的声明，而是一个类型声明时的“占位符”，编译器在编
译期会将auto替换为变量实际的类型。

auto的使用细则

1. auto与指针和引用结合起来使用
用auto声明指针类型时，用auto和auto*没有任何区别，但用auto声明引用类型时则必须
加&

int x = 10;
  auto a = &x;
  auto* b = &x; //如果有*，右边必须是一个指针变量
  auto& c = x;

在同一行定义多个变量

当在同一行声明多个变量时，这些变量必须是相同的类型，否则编译器将会报错，因为编译
器实际只对第一个类型进行推导，然后用推导出来的类型定义其他变量。

void TestAuto()
{
auto a = 1, b = 2;
auto c = 3, d = 4.0; // 该行代码会编译失败，因为c和d的初始化表达式类型不同
}

auto不能推导的场景

1，auto不能作为函数的参数

// 此处代码编译失败，auto不能作为形参类型，因为编译器无法对a的实际类型进行推导
void TestAuto(auto a)
{}

auto不能直接用来声明数组

void TestAuto()
{
int a[] = {1,2,3};
auto b[] = {4，5，6};
}

遍历数组

auto还可以用来遍历数组（范围for）

oid TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for(auto& e : array)              //不加&是不会改变数组里面的值的
  e *= 2;
for(auto e : array)
  cout << e << " ";
return 0;
}
void TestFor(int array[])
{
  for(auto& e : array)
    cout<< e <<endl;
}

范围for的使用条件

1. for循环迭代的范围必须是确定的
对于数组而言，就是数组中第一个元素和最后一个元素的范围；对于类而言，应该提供
begin和end的方法，begin和end就是for循环迭代的范围。
注意：以下代码就有问题，因为for的范围不确定

void TestFor(int array[])
{
for(auto& e : array)
cout<< e <<endl;

}

空指针

在良好的C/C++编程习惯中，声明一个变量时最好给该变量一个合适的初始值，否则可能会出现
不可预料的错误，比如未初始化的指针。如果一个指针没有合法的指向，我们基本都是按照如下
方式对其进行初始化：

void TestPtr()
{
int* p1 = NULL;
int* p2 = 0;
// ……
}

NULL实际是一个宏，在传统的C头文件(stddef.h)中，可以看到如下代码：

#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif
#endif

可以看到，NULL可能被定义为字面常量0，或者被定义为无类型指针(void*)的常量。不论采取何
种定义，在使用空值的指针时，都不可避免的会遇到一些麻烦，比如

void f(int)
{
cout<<"f(int)"<<endl;
}
void f(int*)
{
cout<<"f(int*)"<<endl;
}
int main()
{
f(0);                 输出：第一个
f(NULL);                输出：第一个
                        
f((int*)NULL);            输出：第二个
return 0;
}

程序本意是想通过f(NULL)调用指针版本的f(int*)函数，但是由于NULL被定义成0，因此与程序的
初衷相悖。
在C++98中，字面常量0既可以是一个整形数字，也可以是无类型的指针(void*)常量，但是编译器
默认情况下将其看成是一个整形常量，如果要将其按照指针方式来使用，必须对其进行强转(void
*)0。

注意：
1. 在使用nullptr表示指针空值时，不需要包含头文件，因为nullptr是C++11作为新关键字引入
的。
2. 在C++11中，sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。
3. 为了提高代码的健壮性，在后续表示指针空值时建议最好使用nullptr。