C++ Primer Plus第八章笔记

内联函数

编译过程的目标是可执行程序（由一组机器语言指令组成）。运行程序时，操作系统将指令载入到计算机内存中，则每条指令都有其特定的内存地址。

内联函数的编译代码与其它程序代码内联，编译器就使用相应的函数代码替换函数调用。

1.1 常规函数和内联函数

常规函数：调用使得程序调到另一个地址（函数的地址），并在函数结束时返回。

将程序流程转到独立的函数。

内联函数：程序无需跳到另一个位置处执行代码，再跳回来。

如果编译器认定可以设置为内联函数，在编译之前，就会将主调函数中调用该内联函数的位置，直接替换为该函数体的内容，再进行编译，这样就省去了运行时，调用函数的CPU开销

1.2 内联函数的优缺点

优点：运行速度比常规函数快。

缺点：占用内存大

1.3 使用内联函数的要求

在函数 声明前 加上关键字inline
在函数 定义前 加上关键字inline
一般用法：省略原型，将整个定义（函数头和所有函数代码）放在本应提供原型的地方。
⚠️注意点：内联函数不能递归，末尾不加分号(;)

2. 引用变量

引用：已定义变量的别名。

主要用途：用作 函数的形参。通过引用变量用作参数，函数将使用原始数据，而不是使用副本。

2.1 创建引用变量

C和C++中使用 地址符（&） 来指示变量的地址。用来声明引用。（符号重载）

int rats;
int & rodents = rats; // &不是地址运算符，是类型标识符的一部分。

引用必须在声明引用时将其初始化，而不是类似指针，先声明，再赋值。

引用更接近 const指针，必须在创建时进行初始化，变量关联后，就无法更改。

2.2 引用用作函数参数

引用传递：当引用被用作函数参数时，使得函数中的变量名成为调用程序中的变量的别名。

允许被调用的函数能够访问调用函数中的变量。

按值传递：被调用函数使用调用程序的值的拷贝。

C语言中改用按指针传递的方式避开按值传递的限制。

使用和访问原始数据的方法：按 引用传递 和 传递指针。

当左值引用参数是 const时，会生成临时变量的两种情况：

左值参数：可被引用的数据对象。

实参的类型正确，但不是左值。
实参的类型不正确，但可转换为正确的类型。

尽可能使用const

使用const可以避免无意中修改数据的编程错误

使用const使函数能够处理const和非const实参 ，否则只能接受非const数据。

使用const引用使函数能够正确生成并使用临时变量(如果实参和引用参数不匹配，c++将生成临时变量)。

C++11 引入 右值引用，可指向右值，使用 && 来声明。

2.3 结构引用

引用适合 结构和类（用户自定义类型，非基本的内置类型）。

引入引用的目的：用于用户自定义类型，而不是基本的内置类型。

使用 结构引用参数的方式与基本变量引用 相同，只需在声明结构参数时使用 引用运算符& 即可。

2.5 对象、继承和引用

继承：将语言的特性从一个类 传递给另一个类。

继承的特征：派生来继承了基类的方法，基类引用可以指向派生类对象，而无需进行强制类型转换。

ostream是基类

ofstream是派生类

2.6 何时使用引用参数

使用引用参数的两个主要原因

程序员能修改调用函数中的数据对象。
通过传递引用而不是整个数据对象，提高程序的运行速度。（当数据对象（结构和类对象）较大时很重要）

对于 使用传递的值 而 不作修改 的函数

数据对象很小，如内置数据类型或小型结构，按值传递；
数据对象是数组，则使用指针，因为这是唯一的选择，并将 指针声明为指向 const 的指针；
数据对象是较大的结构，则使用 const 指针或 const 引用，可以 节省复制结构所需的时间和空间；
数据对象是类对象，则使用 const 引用。传递类对象参数的标准方式是 按引用传递。

对于修改调用函数中数据的函数

数据对象是内置数据类型，则使用指针；
数据对象是数组，则只能使用指针；
数据对象是结构，则使用引用或指针；
数据对象是类对象，则使用引用。

3. 默认参数

定义：指当函数调用中省略了实参时自动使用的一个值。

设置默认值的方法：通过函数原型将值赋给原型中的参数。例left() 原型：

char *left(const char *str,int n = 1);

对于带参数列表的函数，必须从右向左添加默认值（要为某个参数设置默认值，必须为其右边的所有参数提供默认值）。

int harpo(int n,int m = 4 , int j = 5); //VALID
int chico(int n ,int m = 6,int j); // INVALID

实参按 从左向右 的顺序依次被赋给相应的形参，而不能跳过任何参数。

beeps = harpo(3, ,8); // 不允许

默认参数的好处：减少要定义的析构函数、方法以及方法重载的数量*。

注意：只有原型指定了默认值，函数定义与没有默认参数时完全相同。

4. 函数重载（polymorphism）

默认参数可以使用不同数目的参数调用同一个函数。
术语多态（polymorphism） 指多种形式，函数多态允许函数使用多种形式。
术语函数重载 指可以有多个同名的函数，则对名称进行重载。

函数多态（函数重载）可使用多个同名的函数。

函数重载的关键是函数的参数列表 ---> 函数特征标。

C++允许定义名称相同的函数，条件是特征标不同。

编译器在检查函数特征标时，将把类型引用和类型本身视为同一个特征标。

匹配函数时，不区分const 和非const变量。

⚠️注意：真正让函数能够进行重载的是：特征标。

何时使用函数重载？

函数重载不可滥用。仅当函数基本上执行相同的任务，但使用不同形式的数据时，才应采用函数重载。

5. 函数模版

5.1 重载的模板

函数模板是通用的函数描述，使用泛型（可用具体的类型替换）来定义函数。所以也叫做通用编程。

建立一个模板，关键字 template 和 typename 是必需，除非使用关键字class代替typename，必须使用 尖括号<>。

template <typename T> /*C++98 标准时添加关键字 typename*/
template <class T> /*C++98之前使用class*/

Tips：如果需要多个将同一种算法用于不同类型的函数，请使用模板。如果不考虑向后兼容的问题，并愿意键入较长的单词，则声明类型参数时，应使用关键字typename而不是class。

⚠️注意：函数模板不能缩短可执行程序。

模板重载和函数重载类似。

5.2 模板的局限性

模板函数也会有一些无法处理的某些类型。

template <class T> /*等于 template <typename T>*/
void f(T a,T b)
{
    a=b; /*如果T为数组时，假设不成立*/
    if(a > b) /*如果T为结构时，假设不成立*/
}

5.3 显式具体化

当编译器找到与函数调用匹配的具体化定义时，将使用该定义，而不再寻找模板。

C++98标准使用的方法

对于给定的函数名，可以有非模板函数、模板函数和显式具体化模板函数以及他们的重载版本。
显示具体化的原型和定义应以template<>打头，并通过名称来指出类型。
具体化 优先于常规模板，而非模板函数优先于具体化和常规模板。

显式具体化的格式：

template <> void Swap<int>(int&,int&)

5.4 实例化和具体化

在代码中包含函数模板本身并不会生成函数定义，只是一个用于生成函数定义的方案。

隐式实例化：编译器在使用模板事会为特定类型生成函数定义时，即可实现模板实例。

显式实例化：直接告知编译器创建特定的实例。

/*语法：声明所需的类 ----> 用符号 <> 符号指示类型，并在声明前加上关键字template*/
template void Swap<int>(int,int); /*显式实例化*/

注意：显式具体化声明在关键字template后包含<>，而显式实例化没有。

不要试图在同一个文件（或转换单元）中使用同一种类型的显式实例和显式具体化，否则会出错。

隐式实例化、显式实例化和显式具体化统称为具体化。

5.5 编译器选择使用哪个函数版本

重载解析：决定为函数调用使用哪一个函数定义的过程。

解析的过程

创建候选函数列表，包含被调用函数名称相同的所有函数
使用候选函数列表创建可执行函数列表，这些都是参数数目正确的函数，为此有一个隐式转换序列，其中包括实参类型和相应的形参类型完全匹配的情况。
确定是否有最佳可执行函数，如果有则调用，没有则报错

在实际场景下，只考虑特征标，不考虑返回类型。