本期我们接着来讲C++的基础知识，没有看过的朋友可以先看看上一期

(16条消息) C++基础知识-----命名空间_KLZUQ的博客-CSDN博客

目录

4.缺省参数 

5.函数重载

6.引用

 7.内联函数

8.auto关键字（C++11）

 9. 基于范围的for循环(C++11)

10.指针空值nullptr(C++11)

4.缺省参数 

如果有多个缺省参数，我们也可以只传部分

我们传入的参数少于缺省参数，会从左往右依次传给缺省参数

另外，我们不能跳着传参

上面的缺省叫做全缺省，因为这些参数都是缺省参数，与之相对，还有半缺省

如果有一个参数不是缺省，那我们就必须至少传入一个参数

 缺省是从右往左的，即我们的缺省参数要从右边开始，而不能左边是缺省，右边不是

 这与上面传参相对应

我们来看一些缺省参数的应用

我们在C语言阶段定义栈时，我们当时默认给了栈的空间是4，如果一个人知道他的数据容量为100，那此时就要不断的扩容，非常麻烦，而我们这里给出缺省参数，就可以根据不同的需求来给定空间了，而一个人不知道他的数据容量，那就不需要传，用默认的即可

 我们用之前的写法将他们写在不同的文件里，然后进行编译

发现错误，缺省参数不能在声明和定义同时存在，这是害怕给的缺省参数不一致

正确的写法是声明给，定义不给，即在.h文件给缺省，.cpp里不给

5.函数重载

 只看main函数里，大家可能认为我们调用的是同一个函数，在C语言里，这是不允许的，但C++里是可以的

判断函数是否重载，要严格的根据定义来判断，很多人以为和返回值类型也有关，其实是无关的

比如函数名相同，参数相同，返回值不同，也不构成重载

要注意参数的类型顺序不同也构成重载，而不是形参名不同

我们看一个特殊例子

这两个f构成重载吗？

我们严格按照定义来看，答案是构成的，编译也是可以通过的，但是问题是无参调用时存在歧义 

接下来我们来看一个问题，为什么C语言不支持重载，C++支持？C++是怎么支持的？

这里涉及到编译链接过程和函数名修饰规则，下面我们来详细讲解

假如，我们上面栈的例子，并加入这两个函数

 我们有3个文件，一个Stack.h，一个Stack.cpp，一个test.cpp

 C++的编译器和C的编译器走的是基本一致，但有些小细节的不同

编译链接的第一步是预处理，预处理要头文件展开

（不清楚编译链接等等作用的同学可以看我往期的内容）

(16条消息) 程序环境和预处理_KLZUQ的博客-CSDN博客

 还要进行宏替换，条件编译，去掉注释等等

预处理完后.h都展开了，就没有.h文件了，此时生成了Stack.i和test.i的文件

接下来是编译，编译时要检查语法，生成汇编代码，生成Stack.s和test.s

接下来是汇编，cpu是看不懂汇编指令的，汇编是符合指令，汇编将汇编代码转换为二进机器制码

生成Stack.o和tets.o文件

接下来是链接，生成可执行程序，在Windows下是.exe文件，在Linux下为a.out或其他名字

在此之前，上面的.i，.s，.o都是独立的，只有链接时才会合在一起（注意，不是合并，是链接）

我们转到反汇编，这里的call是调用其他函数，调用其他函数都会被转换为call加一个地址

函数又是一串指令，调用函数的本质又会跳转到 jmp 指令

 最终是为了执行这个函数，要建立栈帧

在我们的编译阶段，这里是拿不到这个地址的（tets.i->test.s)

我们包含.h文件，但.h里是声明，地址在Stack.i里

我们举个例子，我们要去买房子需要50w元，我们差10w元，这时我们想起了下铺的好兄弟，我们告诉他，好兄弟告诉我们没问题，这10w到时候他会帮助你

声明相当于一个承诺，即好兄弟答应你，但此时你并没有拿到钱，有了承诺后，我们就敢去买房子了，我们的编译器也是这样的

这也是为什么这里可以通过，为什么缺省参数要在声明时给定 ，声明的时候就可以拿到，进行检查，但是我们此时并没有拿到地址，也就是我们没有拿到那10w块钱，不过我们是敢去买房子的，交个定金

此时我们回过头来看为什么两个.o文件是链接而不是合并，链接的意思是兑现承诺，找到定义

我们的.o都会生成符号表

比如Stack.o的符号表里就有StackInit：0x112233（地址），StackPush：0x112244，StackPush：0x112255

链接错误就是兑现承诺失败，正常情况下都能兑现成功

补充：我们将两个Push函数屏蔽

这是链接错误

但如果我们是少了一个分号，这是编译错误，编译错误走不到链接那一步

回过头来看我们的问题，为什么C语言不支持重载？因为C语言太直接了，直接使用了那个名字

在符号表里叫StackPush，这里的call也就直接用StackPush

那C++是怎么支持的呢？我们这里用Linux简单演示一下（后续我会出Linux的教材）

 这段代码我们完全按C语言去写

 我们编译后会报错，我们将代码写为正常代码，即屏蔽一个func函数

然后用gcc -o tetsc test.c

默认不指定会生成a.out，但此时我们指定生成testc

 接下来我们用objdump -S testc 这样一句指令

 我们就可以看到这些东西，我们来看，C语言是直接用的函数名，所以两个名字相同就冲突了

如果我们使用的是C++的话，我们将屏蔽的代码放出来，我们甚至可以把之前的Stack代码拿过来

使用g++ -o testcpp test.cpp指定生成testcpp

我们继续objdump -S testcpp

此时我们可以看到两个func的名字变了，C语言是直接是func，这里是函数名修饰规则

_Z是编译器规定的前缀，4是函数的长度，比如func是4个字母，后面一个是i，一个是id

是形参类型的缩写，即int，double

 这是栈的两个Push，只要参数不同，就会修饰的不同

如果我们自己开发一门语言，修改函数名修饰规则，是否可以让返回值类型与重载也相关呢？

答案是不可以

 返回值在调用的时候不会体现，所以编译时就报错了，存在调用歧义，走不到链接那一步

除非把语法也改了，我们上面代码返回值不写时知道默认调用哪个

补充：并不是所有的函数都要链接，我们直接有定义时就不需要，直接就有地址，举个例子就是我们借10w块钱后，好兄弟挂了电话后就把钱直接转给我们

 我们把StackPush的定义屏蔽后编译

会出现这也的报错， ?StackPush@@YAXPAUStack@@H@Z，这些我们正常情况是很难看懂的，除非有文档对照，而g++的就很明了了，大家感兴趣可以去稍微了解一下

由于 C 和 C++ 编译器对函数名字修饰规则的不同，在有些场景下可能就会出问题，比如：

1. C++ 中调用 C 语言实现的静态库或者动态库，反之亦然

2. 多人协同开发时，有些人擅长用 C 语言，有些人擅长用 C++

在这种混合模式下开发，由于 C 和 C++ 编译器对函数名字修饰规则不同，可能就会导致链接失败，在该种场景 下，就需要使用extern "C" 。 在函数前加 extern "C" ，意思是告诉编译器，将该函数按照 C 语言规则来编译。

6.引用

我们在使用C语言时，经常会使用到指针，但是因为指针有时候非常难，所以C++引入了引用

 这里的b就是a的别名，&这个符号在C里是取地址（或者与），C++没有引入新的符号，而直接使用了之前的符号，使用引用如上图所示，a和b是指向同一块空间的

 另外，引用是不能这样写的

引用是别名，但不能不告诉是谁的别名，指针是可以不指向的

这个操作并不是将b改为c的别名，而是将c的值赋值给b，此时a也变成200

 引用是不能改变指向的（java等语言是可以改变指向的）

我们知道，这样写交换两个数是不能进行交换的，因为形参是实参的拷贝

 但是我们改成使用引用，就可以实现了，此时的形参是实参的别名，另外，引用是可以使用缺省的，我们后面会详细讲解

指针的交换也是可以的 

我们之前在完成链表时，使用的是二级指针，此时再回来看，我们就可以使用引用完成了，这也是很多书上写的，这些书都夹带了一些私货，这些代码都是需要使用C++才能跑起来的

 有些书甚至是这样写的

很多基础不好的同学就直接看懵了，为什么学链表连指针都没有？就是这个原因 

我们总结一下引用的特性

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，再不能引用其他实体

 下面我们来看看引用的使用场景

一个是做参数（输出型参数）

输入型参数是传给你用的，输出型参数是改变后也会影响外面

void Swap(int& left, int& right)
{int temp = left;left = right;right = temp;
}

另外，C++是可以这样写结构体的

在C语言里，我们的next指针前还必须有struct，但是在C++里就不需要了，这是因为C++把结构体升级成了类，可以直接使用类名

引用做参数的第二层意义还有提高效率（大对象、深拷贝）

大对象顾名思义，就是sizeof时比较大的对象，比如

 这个对象有4w字节

#include<iostream>
using namespace std;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();
}

这段代码可以对比效率，我们来看运行结果

 引用不会开空间，形参就是实参的别名

当对象更大时，效率差距也更大

不过引用可以做到的事情，指针也可以做到，只是指针稍微麻烦点而已，并没有质的提升，另外，引用并不能完全替代指针，我们这里不做讨论

引用还能做返回值

我们先看这段代码

 这里的n并不能直接返回，会先生成一个临时变量，有可能会用寄存器代替（不一定是寄存器，数据量小的时候有可能），再将临时变量给ret，那这里为什么会生成一个临时变量呢？因为出了栈帧就销毁了，但是我们上面的代码n是加了static的，n是在静态区的，不会销毁，但返回n时任然会生成临时变量，这里不会做特殊处理，如果我们不想生成临时变量怎么办？所以就有了下面的内容

引用做返回值

 这里返回的是n的别名，n的别名，如果这里的n是大对象，或者是深拷贝时，就有很大的效率提升

#include<iostream>
using namespace std;
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();
}

 这是效率对比代码，我们来看运行结果

 效果还是非常明显的

那我们后续都可以用引用返回吗？我们来看下面的一些例子

 这段代码其实就有很大的问题，如果我们在这里打印ret，结果是不确定的，这里是一个野指针的问题

我们用引用返回的是n的别名，但是这里n所在的空间已经销毁了，在这个空间里的数据是没有保证的，如果count函数结束，没有清理栈帧，那么ret的结果侥幸是正确的，如果清理了栈帧，ret的结果就是随机值

我们再看这段代码，这个写法的意思是，ret是个引用，返回的是n也是引用，就是我们上面说的多次取别名，ret就是n的别名

我们先打印他们的地址，是一样的，说明是同一块空间

为了更好的演示，我们给count函数加个参数，我们会看到这样的结果

 这里的11和21也有可能会是随机值，原理之前相同

 我们第二次不调用count，而是随便调用一个别的函数，这里都变成随机了，这就是因为后面函数的栈帧覆盖原来的栈帧，在同一个空间的位置，ret被覆盖了（不知道函数栈帧的同学建议去学习一下函数栈帧，后续会经常提到这个概念）

用引用做返回值是很危险的，但是上面我们用static修饰n时是不危险的，栈帧销毁后n仍然存在

简单总结，出了作用域，在栈帧里面就很危险，不在栈帧里就不危险，传值返回有两次拷贝，先拷贝给临时变量，再将临时变量拷贝到接收值里，传引用返回没有拷贝

基本任何场景都可以用引用传参，但是要谨慎用引用做返回值，出了函数作用域，对象不在了，就不能用引用返回，对象还在就可以用引用返回

可以用引用返回的我们来举些例子，比如static，全局的，malloc的等等

我们来看一个例子

 我们在C语言阶段，要完成这些内容，需要按照上面的方式这样做，有人可能觉得没什么，那我们再看看C++如何完成

是不是比起C语言来舒服了很多？我们用一个函数就可以完成这么多的功能

 这也就是引用做返回值的第二个能力，修改返回值+获取返回值

我们前面说过，在C++里结构体被升级成了类，所以在C++里，我们真的要实现上面的功能，还能更简单一点

这些我们后面都会详细讲解

我们再看一个常引用的问题

这里的b并不能成为a的引用，a自己都不能改变，b就更不可能变成a的别名改变a了

引用的过程中，权限是不能放大的

这个是正确的，这里是一个拷贝，d的改变不会影响c

 这里是可以的，引用的过程中，权限可以平移或者缩小，x自己本身可读可写，变成z是只读，这就是权限的缩小（此处缩小的是z的权限）

++x是可以的，但是++z是不行的 

这条语句是可以的，是权限的平移，都是不能修改的 

我们可以将a拷贝给b，这是类型转化问题，但是c不能做a的引用

但是我们加上const就可以了

在a拷贝给b时，也创建临时变量（发生类型转化都有临时变量），会先把a给临时变量，再把临时变量给b，下面a给c时，也是有临时变量的，临时变量为什么不可以给引用呢？因为临时变量具有常性，所以加上const就可以了

我们接着往下看

为什么这里的ret1可以接收，而ret2不可以接收呢？

因为这里返回的也是临时变量，临时变量具有常性，这里发生了权限放大

我们加上const就可以了 

这三个都是正确的，ret2是权限的平移，ret3是权限的缩小（记住引用做返回值不会产生临时变量） ，另外记住，相同类型不会产生临时变量，类型转换才会（即不同类型）

 if语句里，>两边的类型不同，使 i 发生类型提升，提升并不是将 i 本身提升，而是产生临时变量，

这个临时变量是double的，再用临时变量和 j 去比较

我们再看下一个问题

引用在语法层面上不开空间，ra是对a取别名，而pa是指针，需要开空间，存储a的地址

我们对ra改变和对*pa的改变，a都会跟着改变

 我们从底层来看，lea是取地址的意思，放到exa寄存器里

我们发现底层汇编指令实现的角度来看，引用是类似指针的方法实现的，也就是底层没有引用，只有指针

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

 7.内联函数

我们在调用函数时，是有很多消耗的，比如建立栈帧等等

假如我们这里有一个函数，我们要频繁的调用它，就会频繁的建立栈帧

 我们在C语言时，可以用宏来解决，大家还记得如何写宏吗？

 如果大家忘记的话，可以看看我往期的博客

(23条消息) 程序环境和预处理_KLZUQ的博客-CSDN博客

 宏的优势是不需要建立栈帧，提高调用效率，有可维护性的优点

缺点是复杂，容易出错，比如这里可能就有很多人忘记怎么写的，可读性差，不能调试等等

所以在C++里给出了内联函数来解决这个问题，内联函数非常简单，只需在我们的正常函数前加一个关键字就行

 这个关键字就是inline，内联函数不需要建立栈帧，可读性好，不复杂，可以调试，那我们是否可以将所有的函数改成内联函数呢？

答案是不行的，内联和宏一样，是会展开的，适用场景都是短小的，频繁调用的

我们假设有一个函数func，编译好后的指令有50行，我们有一个项目，有一万个位置调用这个函数，如果func不是内联，合计10000+50条指令（我们之前看到函数调用都是call指令），但如果是内联，那就是10000*50条指令了，是非常恐怖的，会使可执行程序变大，如果我们是开发软件的话，会让安装包变大

由于害怕有人滥用inline，其实inline对于编译器仅仅只是一个建议，最终是否成为inline由编译器决定

一些比较长的函数都不会成为内联（一般编译器设置为5行或者10行），递归也不会成为内联

我们来看看成为内联是什么状态

我们发现，这里还是call，这是为什么呢？ 

因为默认debug版本下，内联不会起作用，否则无法调试了，所以这里需要我们设置一下

 设置完后重新编译就行了

 此时我们再看就没有call add了

 下面的call调用的是别的东西，不是add，我们之后会讲

我们可以加长代码，干扰编译器，让add不再是内联 

我们接着往下看

此时我们编译就会报错，无法解析的外部符号，我们知道这是链接错误，这是什么情况？

有定义为什么找不到，这是因为main函数里编译后发现func是内联函数，是内联函数的话就需要展开，但是想展开却只有声明，那就只能call地址了，但是，内联函数是不会进符号表的，不会生成地址，因为内联函数是直接展开，所以不会进符号表

所以，内联函数的声明和定义不能分离

8.auto关键字（C++11）

 auto可以根据右边的表达式来自动推导类型，比如上面的c和d的类型

我们可以使用typeid来打印类型

 我们来看个例子

这是以后我们要学习这样的代码，it前面的内容是不是很长？我们此时就可以使用auto

是不是就非常舒服了？ 

甚至还有这样的代码

 这就是auto的作用

不过，auto不能作为函数的参数

auto不能直接用来声明数组 

auto可以根据右边表达式自动推导类型，但是上面的b，就指定必须是指针类型，c就指定了是引用 

比如这里的b，如果不是指针就会报错 

 9. 基于范围的for循环(C++11)

这是我们C语言时访问数组的方式 

这是C++访问数组的方式

这种方式叫做范围for，他会依次取数组中的数据赋值给e，自动迭代，自动判断结束

那我们可以用它修改数组数据吗？

答案是不可以，因为这是将数组里的值赋值给e，e的改变并不会影响数组

但是我们用引用就可以解决这个问题，此时的e就依次是数组里元素的别名，所以就可以修改了

而且名字不一定叫e，大家取喜欢的就行，并且前面的类型不用auto也可以，我们的数组本身就是int，用int也可以，但是我们推荐使用auto，因为数组变时，auto也会自己跟着变，而不用我们去下面改代码

 这样是错误的，因为参数array[ ]的本质还是指针，我们是不知道数组范围的

10.指针空值nullptr(C++11)

我们先看一个问题

 我们看到，NULL和0都调用的是第一个f，而强转为int*后的NULL才会调用第二个f

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

以上就是本期的全部内容，希望大家可以有所收获

如有错误，还请指正