C++（入門基礎）缺省參數、函數重載、引用、內聯函數

一、命名空間

命名空間定義

定義命名空間，需要使用到namespace關鍵字，後面跟命名空間的名字，然後接一對{}即可，{}中即爲命名空間的成員。

一個命名空間就定義了一個新的作用域，命名空間中的所有內容都侷限於該命名空間中。

//1. 普通的命名空間
namespace N1 // N1爲命名空間的名稱
{
 // 命名空間中的內容，既可以定義變量，也可以定義函數
 int a;
 int Add(int left, int right)
 {
 return left + right;
 }
}
//2. 命名空間可以嵌套
namespace N2
{
 int a;
 int b;
 int Add(int left, int right)
 {
 return left + right;
 }
 
 namespace N3
 {
 int c;
 int d;
 int Sub(int left, int right)
 {
 return left - right;
 }
 }
}
//3. 同一個工程中允許存在多個相同名稱的命名空間,編譯器最後會合成同一個命名空間中。
namespace N1
{
 int Mul(int left, int right)
 {
 return left * right;
 }
}

命名空間使用

下列代碼中組函數中的無法打印出變量 a 的值，因爲無法識別其屬於哪一命名空間

namespace N {
 int a = 10;
 int b = 20;
 int Add(int left, int right)
 {
 return left + right;
 }
 int Sub(int left, int right)
 {
 return left - right;
 }
}
int main()
{
 printf("%d\n", a); // 該語句編譯出錯，無法識別a
 return 0; }

1、加命名空間名稱及作用域限定符

int main()
{
 printf("%d\n", N::a);
 return 0; 
}

2、使用using將命名空間中成員引入

using N::b;
int main()
{
 printf("%d\n", N::a);
 printf("%d\n", b);
 return 0; 
}

3、使用 using namespace 命名空間名稱引入

using namespce N;
int main()
{
 printf("%d\n", N::a);
 printf("%d\n", b);
 Add(10, 20);
 return 0; 
}

二、缺省參數（備胎）

缺省參數是聲明或定義函數時爲函數的參數指定一個默認值。在調用該函數時，如果沒有指定實參則採用該默認值，否則使用指定的實參。
沒有傳參時，使用參數的默認值；傳參時，使用指定的實參。

void TestFunc(int a = 0) {
 cout<<a<<endl; }
int main()
{
 TestFunc(); // 沒有傳參時，使用參數的默認值
 TestFunc(10); // 傳參時，使用指定的實參
}

全缺省參數

void TestFunc(int a = 10, int b = 20, int c = 30) {
 cout<<"a = "<<a<<endl;
 cout<<"b = "<<b<<endl;
 cout<<"c = "<<c<<endl; }

半缺省參數

void TestFunc(int a, int b = 10, int c = 20) {
 cout<<"a = "<<a<<endl;
 cout<<"b = "<<b<<endl;
 cout<<"c = "<<c<<endl; }

注意

半缺省參數必須從右往左依次來給出，不能間隔着給；
缺省參數不能在函數聲明和定義中同時出現；
缺省值必須是常量或者全局變量；
C語言不支持；

//a.h
void TestFunc(int a = 10);
// a.c
void TestFunc(int a = 20)
{}
// 注意：如果生命與定義位置同時出現，恰巧兩個位置提供的值不同，那編譯器就無法確定到底該用那個缺省值

三、函數重載

**:是函數的一種特殊情況，C++允許在同一作用域中聲明幾個功能類似的同名函數，這些同名函數的形參列表(參數個數或類型或順序)必須不同，常用來處理實現功能類似數據類型不同的問題
**
C語言沒辦法支持重載，因爲同名函數沒辦法區分。而C++是通過函數修飾規則來區分，只要參數不同，修飾出來的名字就不一樣，就支持了重載。

int Add(int left, int right) {
 return left+right; }
double Add(double left, double right) {
 return left+right; }
long Add(long left, long right) {
 return left+right; }
int main()
{
 Add(10, 20);
 Add(10.0, 20.0);
 Add(10L, 20L);
 
 return 0; }

在C/C++中，一個程序要運行起來，需要經歷以下幾個階段：預處理、編譯、彙編、鏈接。

四、引用

引用不是新定義一個變量，而是給已存在變量取了一個別名，編譯器不會爲引用變量開闢內存空間，它和它引用的變量共用同一塊內存空間。

類型& 引用變量名(對象名) = 引用實體；

引用權限的放大和縮小

權限放大，const不能給非const，const只能給const；權限縮小，非const既可以給非const，也可以給const。

引用類型必須和引用實體是同種類型的。

void TestRef()
{
 int a = 10;
 int& ra = a;//<====定義引用類型
 
 printf("%p\n", &a);
 printf("%p\n", &ra);
}

引用的特性

引用在定義時必須初始化；
一個變量可以有多個引用；
引用一旦引用一個實體，再不能引用其他實體；

void TestRef()
{
 int a = 10;
 // int& ra; // 該條語句編譯時會出錯
 int& ra = a;
 int& rra = a;
 printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra); 
}

常引用

void TestConstRef()
{
 const int a = 10;
 //int& ra = a; // 該語句編譯時會出錯，a爲常量
 const int& ra = a;
 // int& b = 10; // 該語句編譯時會出錯，b爲常量
 const int& b = 10;
 double d = 12.34;
 //int& rd = d; // 該語句編譯時會出錯，類型不同
 const int& rd = d; }

引用的使用

做參數

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; }

如果函數返回時，出了函數作用域，如果返回對象還未還給系統，則可以使用引用返回，如果已經還給系統了，則必須使用傳值返回。（）

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;
 return 0; }

這段代碼中，輸出的結果爲7，因爲Add(3,4)調用函數的時候改變了 ret 的值。
應將 int c = a + b; 改爲 static int c = a + b; 則可以正常處理。說明如果返回變量c是一個局部變量時，引用返回時不安全。

傳值和傳引用的效率比較
以值作爲參數或者返回值類型，在傳參和返回期間，函數不會直接傳遞實參或者將變量本身直接返回，而是傳遞實參或者返回變量的一份臨時的拷貝，因此用值作爲參數或者返回值類型，效率是非常低下的，尤其是當參數或者返回值類型非常大時，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;
 // 以值作爲函數參數
 size_t begin1 = clock();
 for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
 TestFunc1(a);
 size_t end1 = clock();
 // 以引用作爲函數參數
 size_t begin2 = clock();
 for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
 TestFunc2(a);
 size_t end2 = clock();
 // 分別計算兩個函數運行結束後的時間
 cout << "TestFunc1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl;
 cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl; }

值和引用作爲返回值類型的性能比較

#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()
{
 // 以值作爲函數的返回值類型
 size_t begin1 = clock();
 for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
 TestFunc1();
 size_t end1 = clock();
 // 以引用作爲函數的返回值類型
 size_t begin2 = clock();
 for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
 TestFunc2();
 size_t end2 = clock();
 // 計算兩個函數運算完成之後的時間
 cout << "TestFunc1 time:" << end1 - begin1 << endl;
 cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl; }

結論：傳值和指針在作爲傳參以及返回值類型上效率相差很大。（傳引用的效率更高，不需要臨時的拷貝）

引用和指針的區別

在語法概念上引用就是一個別名，沒有獨立空間，和其引用實體共用同一塊空間。在底層實現上實際是有空間的，因爲引用是按照指針方式來實現的。

引用和指針的不同點:

.1. 引用在定義時必須初始化，指針沒有要求；
.2. 引用在初始化時引用一個實體後，就不能再引用其他實體，而指針可以在任何時候指向任何一個同類型實體；
.3. 沒有NULL引用，但有NULL指針；
.4. 在sizeof中含義不同：引用結果爲引用類型的大小，但指針始終是地址空間所佔字節個數(32位平臺下佔4個字節)；
.5. 引用自加即引用的實體增加1，指針自加即指針向後偏移一個類型的大小；
.6. 有多級指針，但是沒有多級引用；
.7. 訪問實體方式不同，指針需要顯式解引用，引用編譯器自己處理；
.8. 引用比指針使用起來相對更安全；

五、內聯函數

以inline修飾的函數叫做內聯函數，編譯時C++編譯器會在調用內聯函數的地方展開，沒有函數壓棧的開銷，內聯函數提升程序運行的效率。

如果在上述函數前增加inline關鍵字將其改成內聯函數，在編譯期間編譯器會用函數體替換函數的調用。

內聯的特性

1、inline是一種以空間換時間的做法，省去調用函數額開銷。所以代碼很長或者有循環/遞歸的函數不適宜使用作爲內聯函數；
2、. inline對於編譯器而言只是一個建議，編譯器會自動優化，如果定義爲inline的函數體內有循環/遞歸等，編譯器優化時會忽略掉內聯。
3、. inline不建議聲明和定義分離，分離會導致鏈接錯誤。因爲inline被展開，就沒有函數地址了，鏈接就會找不到。

宏的優缺點

優點：1、增強代碼的複用性； 2、提高性能；
缺點：1、不方便調試宏（因爲預編譯階段進行了替換）； 2、導致代碼可讀性差，可維護性差，容易誤用；3、沒有類型安全的檢查。

c++有哪些可以替換宏

1、常量定義->換用const；
2、函數定義->換用內聯函數；

六、C++11語法糖

auto關鍵字（C++11）

auto不再是一個存儲類型指示符，而是作爲一個新的類型指示符來指示編譯器，auto聲明的變量必須由編譯器在編譯時期推導而得。

因此auto並非是一種“類型”的聲明，而是一個類型聲明時的“佔位符”，編譯器在編譯期會將auto替換爲變量實際的類型。

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; 無法通過編譯，使用auto定義變量時必須對其進行初始化
 return 0; }

輸出結果：int、 char、 int

auto使用規則

1、auto與指針和引用結合使用
用auto聲明指針類型時，用auto和auto*沒有任何區別，但用auto聲明引用類型時則必須加&。

int main()
{
 int x = 10;
 auto a = &x;
 auto* b = &x;
 auto& c = x;
 cout << typeid(a).name() << endl;
 cout << typeid(b).name() << endl;
 cout << typeid(c).name() << endl;
 *a = 20;
 *b = 30;
  c = 40;
 return 0; }

輸出結果分別爲：int*、int*、int

2、在同一行定義多個變量
當在同一行聲明多個變量時，這些變量必須是相同的類型，否則編譯器將會報錯，因爲編譯器實際只對
第一個類型進行推導，然後用推導出來的類型定義其他變量。

void TestAuto()
{
 auto a = 1, b = 2; 
 auto c = 3, d = 4.0; // 該行代碼會編譯失敗，因爲c和d的初始化表達式類型不同
}

3、不能使用auto推導的場景
1、 auto不能作爲函數的參數；
2、 auto不能直接用來聲明數組；
3、爲了避免與C++98中的auto發生混淆，C++11只保留了auto作爲類型指示符的用法；
4、 auto在實際中最常見的優勢用法就是跟C++11提供的新式for循環，還有lambda表達式等進行配合使用。

基於範圍的for循環

對於一個有範圍的集合而言，由程序員來說明循環的範圍是多餘的，有時候還會容易犯錯誤。因此C++11中引入了基於範圍的for循環。for循環後的括號由冒號“ ：”分爲兩部分：第一部分是範圍內用於迭代的變量，第二部分則表示被迭代的範圍。

與普通循環類似，可以用continue來結束本次循環，也可以用break來跳出整個循環。

void TestFor()
{
 int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
 for(auto& e : array)
 e *= 2;
 
 for(auto e : array)
 cout << e << " ";
 
 return 0; }

範圍 for 的使用條件

for 循環迭代的範圍必須是確定的（對於數組而言，就是數組中第一個元素和最後一個元素的範圍；對於類而言，應該提供 begin 和 end 的方法，begin 和 end 就是for循環迭代的範圍。）
迭代的對象要實現++和==的操作。

C++（入門基礎）缺省參數、函數重載、引用、內聯函數

文章目錄

一、命名空間

命名空間定義

命名空間使用

二、缺省參數（備胎）

全缺省參數

半缺省參數

三、函數重載

四、引用

引用權限的放大和縮小

引用的特性

常引用

引用的使用

引用和指針的區別

五、內聯函數

內聯的特性

宏的優缺點

c++有哪些可以替換宏

六、C++11語法糖

auto關鍵字（C++11）

auto使用規則

基於範圍的for循環

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