高效学 C++｜函数参数的引用传递和函数重载

港控/mmm° 2024-03-27 09:45 23阅读 0赞

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在节前拜读张哥[dvlinker的博客\_CSDN博客-VC++常用功能代码封装,C++相关,C++软件调试与异常排查从入门到精通系列教程领域博主][dvlinker_CSDN_-VC_C_C]的C++专栏后，毅然决然，想在春节期间系统的学习下C++入门知识，本文算是学习过程的小结及感悟！

C++语言中函数的声明形式如下：

返回值类型 函数名(参数表);

如声明将两个整型参数相加的函数add()的程序如下：

int add(int x, int y);

下面从函数参数的引用传递、函数重载两个方面介绍C++语言中的函数。

## 01、**引用传递** ##

引用是一种特殊的声明，可以用来限定变量的类型。如果在声明一个变量的同时将它声明为另一个变量的引用，则意味着这两个变量等同于一个变量，即声明为引用的变量是它所引用的变量的别名。下面的程序中将变量ri声明为变量i的引用。

int i = 0, j = 1;
    int & ri = i; //ri是一个int类型的引用，它引用的变量是int类型的i
    ri = 10; //相当于i = 10
    ri = j; //相当于i = j

使用引用时必须注意下面两个问题。

（1）定义一个引用时，必须同时对它初始化，即明确它所引用的变量。

（2）引用类型的变量所引用的那个变量只能在初始化时指定，指定之后不能修改（实际上也没法修改）。

实际上，编译器对引用类型的变量自动地按照指针常量的形式进行了变换，编译器变换上面声明引用变量ri的语句如下：

int * const ri = &i;

这样，就可以很清楚地看到ri是一个常变量，该常变量是一个指针常量，并且该指针指向一个int型数据。因为ri是常变量，所以声明时必须要初始化，也因此不能在声明之后修改它的值。这就很好地解释了为什么对引用类型的变量有前面两条的限制。

同理，编译器将前面给引用变量ri赋值的语句自动地改写为：

*ri = 10;
    *ri = j;

综上，编译器把“引用”改成了“指针”，所做的变换如下：

（1）将引用运算符“&”转换成指针运算符“\* const”。

（2）在定义引用类型的变量时对右值取地址。

（3）对于函数的形参，如果它是引用类型，则形实结合时对实参取地址。

（4）对于使用引用变量的语句，在引用变量前加“\*”。

总之，编译器自动地把“引用”改成了“指针常量”。

使用引用类型可使程序变得简洁、容易理解。使用引用类型的形参如例1所示。在该例中，swap函数完成两个数据的交换：函数中是交换形参的值，但由于形参是引用类型，所以实际上完成了实参的交换。在本例中，交换前变量x等于5，变量y等于10；交换后变量x等于10，变量y等于5。

**【例1】** 使用引用类型的形参。

1.  #include<iostream>
    2.  using namespace std;
    3.  void swap(int & a, int& b)
    4. {
    5.     int t;
    6.     t = a;
    7.     a = b;
    8.     b = t;
    9.  }
    
    10.  int main()
    11. {
    12.     int x(5), y(10);
    13.     cout << "x = " << x << " y = " << y <<endl;
    14.     swap(x,y);
    15.     cout << "x = " << x << " y = " << y <<endl;
    16.     return 0;
    17.  }

例2说明了函数返回引用类型的情况，此时可直接给函数调用后的返回值赋新值：变量x和变量y的初值分别是2和5；在调用了larger()函数之后给其返回值加5，由于变量y的初值较大且larger()函数的形参和返回值都是引用类型，所以实现了将变量y的值增5的功能，因此程序最后一行的输出为“x = 2 y = 10”。

**【例2】** 函数返回引用类型。

1.  #include<iostream>
    2.  using namespace std;
    3.  int & larger(int & a, int & b)
    4.  {
    5.     return a > b ? a : b;
    6.  }
    7.  int main()
    8. {
    9.     int x = 2, y = 5;
    10.     cout << "x = " << x << " y = " << y <<endl;
    11.     cout << (larger(x, y) += 5) << endl;
    12.     cout << "x = " << x << " y = " << y <<endl;
    13.     return 0;
    14.  }

函数返回引用类型的数据是经常用到的，因为返回值经常需要作为左值。需要注意的是，不能将非静态局部变量按引用类型返回，因为在函数返回后，该局部变量已经不存在了，从而返回值也不能作为左值。比如例2.3中，将larger()函数改为如下形式时将会出现警告。

int & larger(int & a, int & b)
    {
       int i = a > b ? a : b;
       return i; //因为i为局部变量且返回值为引用类型，所以编译时会有警告
    }

两种使用引用传递的主要情形如下：

（1）用于传递大量数据。因为引用传递被自动转换为指针传递，这能够减少复制数据的开销。

（2）用于返回一个内存空间作为左值。比如上面的larger()函数，为了能够给其返回值赋值，需要使用引用（或采用相应的指针形式，但比较麻烦）。

## 02、**函数重载** ##

在面向对象程序设计中，成员函数是对类的行为的描述。对于同一个类，存在这样一种情况：虽然它执行的动作的称谓是相同的，但在不同的情况下执行的过程却是不同的。对于普通的函数也是如此。比如，已知两个数，要求把它们加起来。此时，如果这两个数是整数，那么可以用整数的加法运算完成计算；如果已知的数是虚数，那么可以用虚数的加法运算来完成计算。对于这样的“把两个数相加”的要求，可以把它们抽象成函数。不过，由于执行过程不同，在C语言中需要使用不同的函数名来完成，如下面的函数声明所示（假设complex是已定义好的表示虚数的类型）。

int add_int(int a, int b);
    complex add_complex(complex a, complex b);

显然，这样设计不利于阅读和使用。为解决此类问题，在C++语言中引入了函数重载的概念，即允许声明同名的函数。对于一个函数调用，编译器根据实参和形参的类型、个数及顺序自动确定调用哪个同名函数。比如上面两个函数可重新声明如下：

int add(int a, int b);
    complex add(complex a, complex b);

在调用函数时，根据实参的类型来选择调用哪个函数：如果实参是整型，则调用第一个函数版本；如果实参的类型是虚数，则调用第二个函数版本。

实际上，编译器在编译C++语言的源程序时自动重命名了重载函数，重命名的方式大致是函数名加上参数类型列表，如上面两个函数会被重命名为类似于下面的形式。

int add_int_int(int a, int b);
    complex add_complex_complex(complex a, complex b);

而对于调用语句“add(1, 2);”则会自动变为“add\_int\_int(1, 2);”。通过这种方式，编译器能够确定需要调用函数的哪个重载形式。

从上面的程序也可看出，在使用函数重载时要注意：尽管函数名可以相同，但形参的类型、个数及顺序一定要有不同，否则编译器就无法确定到底该调用哪个函数了。另外，函数的返回值类型不能用来区分函数的重载形式，因为在调用函数时常常不关心返回值，从而编译器也无法利用返回值的类型来确定该调用哪个函数。示例程序如下：

int   add(int x, int y){ ... } //第一个函数
    float add(float x, float y){ ... } //参数类型不同，与第一行的函数构成重载
    int   add(int x, int y, int z){ ... } //参数个数不同，与前两行的函数构成重载
    int   add(int a, int b){ ... } //与第一行的函数只是形参名不同，重载出错
    void  add(int x, int y){ ... } //不以返回值区分函数，重载出错

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