c++ 函数重载、内联函数、引用、类与对象、构造/析构函数

• 函数重载
• • 什么是函数重载
  • C++是如何实现函数重载的
  • 参数的类型转换
  • 重载和隐藏
  • extern "C"
  • 指针的const属性会影响函数重载
• 默认形参
• • 什么是默认形参
  • 默认形参的约束
• 内联函数
• • 普通函数与内联函数
  • 内联函数的优缺点
  • 什么情况适合内联
  • 内联函数与宏函数的相同点与不同点
  • 显式内联和隐式内联
• 引用
• • 什么是引用
  • 引用有哪些用处
  • 使用引用有哪些约束
  • 相比指针有哪些优点
• 强制类型转换
• 操作符别名
• 面向对象和面向过程
• 类和对象
• 构造函数和析构函数

函数重载

什么是函数重载

    同一作用域、函数名相同，参数列表不同（参数的个数或类型不同）的函数构成重载关系。
    注意：函数的返回值与重载无关。

C++是如何实现函数重载的

    通过g++ -S xxx.cpp 生成 xxx.s文件可知
    编译器会把函数的参数类型缩写后追加到函数名的末尾，只要函数的参数列表不同，最终生成的函数名就不一样，该过程叫作换名。

参数的类型转换

    当调用函数时，会优先调用类型最精准的函数，如果没有再对实参进行类型提升，而不是直接出错。
    注意：当有多个备选者时可能会出错，调用重载过的函数时，参数要精准。

重载和隐藏

    子作域中的标识符会屏蔽上层作用域中的同名标识符，这种关系叫隐藏。
    不同作域下的同名函数，那怕参数列表同，也不会冲突。

extern “C”

C++代码在调用函数时会优先调用换名过函数，但最终的调用目标可以是C编译器编译出的目标文件或库文件，这样会造成连接失败。

解决方法：在声明函数 extern “C” { } 包一个函数的声明，这样C++编译器就会以C语言的规则就调用函数。

指针的const属性会影响函数重载

默认形参

什么是默认形参

    C++中的函数可以给参数设置一个默认值，当函数被调用时，如果调用者提供了实参则使用实参，如果没有提供实参则使用默认值。

默认形参的约束

    1、如果只有一部分形参设置了默认参数，则这些参数要全部靠右边。
    2、如果函数的声明和定义分开了，只需要在声明时设置默认参数即可。
    3、设置的默认参数必须是常量、常量表达式或全局变量。
    4、默认形参可能会引起重载函数的歧义。

内联函数

普通函数与内联函数

普通函数：会被编译器翻译成二进制指令，存储在代码段，当调用函数时，会在调用位置生成一句跳转指令，当执行到调用函数的代码时，会跳转到函数所在位置执行，执行完成后再返回。

内联函数：会被编译器翻译成二进制指令，存储在代码段，当调用内联函数时，编译器会从代码段中把内联函数的二进制指令拷贝到调用位置，当执行调用内存函数的代码时则直接执行不会发生跳转。

注意：内联是否生成由具体的编译器决定。

内联函数的优缺点

    优点：执行速度快
    缺点：最终的可执行文件会变大，代码段中有冗余。

什么情况适合内联

    代码量少，调用的位置少，执行的次数多

内联函数与宏函数的相同点与不同点

    相同点：都是用空间来换取时间(用代码增加的代价换取执行速度的提升)
    不同点：
        1、编译阶段拷贝、预处理阶段替换
        2、会检查参数类型（安全，有局限必），不检查参数（不安全，通用）
        3、有返回值，没有返回值（但可以有执行结果）
        4、不会产生二义性，可能产生二义性

显式内联和隐式内联

    显式内联：普通函数返回值前加 inline 关键字
    隐式内联：结构、联合、类的成员函数会自动内联 

引用

什么是引用

引用是一种取名机制。
int num = 10;
int& number = num;
number <=> num 

引用有哪些用处

    1、跨函数共享变量(获取函数的执行结果)
    2、提高传参数效率(不需要任何的内存拷贝)

使用引用有哪些约束

    1、引用必须初始化
    2、引用不更换目标
    3、当为了提高传参效率使用引用时，也需要 const。
    4、引用常量时必须加 const
        const int& num = 5;
    5、引用临时数据，但必须加 const
        const int& num = 3+3;      

相比指针有哪些优点

    1、安全
        不可能有空引用，不可能越界，极少有野引用(悬空)，
        注意：返回局部变量的引用，就会产生野引用。
    2、效率高
        使用指针传参，至少需要拷贝4|8字节数据，而使用引用一字节也不用拷贝
5、指针与引用的相同点和不同点
    相同点：
        1、跨函数共享变量
        2、提高传参数效率
        3、都需要 const 保护
    不同点：
        身份：数据类型          取名机制
        字节数：4|8字节         0字节
        初始化：可以不初始化    必须初始化
        特殊值：空指针、野指针  没有空引用、极少有野引用
        目标：可以更换指向目标  不能更换引用目标
        堆内存：方便配合堆内存  不擅长引用堆内存
        可以定义指针型数组，不能定义引用型数组，但可以定义数组引用
        int (&arr)[10];
        可以定义多级指针，但不能定义多级引用。

强制类型转换

C++中重新设计一套类型转换规则，但C语言中的强制类型转换还可以继续使用。
static_cast<目标类型>(源类型对象) 静态类型转换
源类型的目标类型之间必须存在隐式转换关系，否则报错。

const_cast<目标类型>(源类型对象) 去常类型转换
源类型具有const属性的指针 目标类型没有const属性的指针，其它必须相同，否则报错。

reinterpret_cast<目标类型>(源类型对象) 重解释类型转换
源类型的目标类型必须是整型或指针类型

dynamic_cast<目标类型>(源类型对象) 动态类型转换
源类型和目标类型之间具有继承关系

操作符别名

{       <%
}       %>
[       <:
]       :>
#       %:
&&      and
||      or
!       not 
!=      not_eq
&       bitand
|       bitor
~       compl   

面向对象和面向过程

面向过程：关注的是如何解决问题，以及解决问题的步骤。
面向对象：
    抽象：先找出(想象)能解决问题的对象，分析该对象解决问题时需要的属性(成员变量)和行为(成员函数)。

    封装：把抽象的结果设计成一个类(结构)，并且给属性和行为设置相应的访问权限(public/protected/private)。

    继承：
        1、在设计类的时候考虑现有的类是否能解决一部分问题，如果有则继承该类，然后在此基础上进行扩展达到解决问题的目的，以此缩短解决问题的时间。
        2、把一个复杂的问题拆分成若干个小问题，然后每个问题设计一个类去解决，最后使用继承把这些类型合并在一起达到解决问题的目的。

    多态：
        当发出一个指令时，系统会根据实际情况去执行相应的操作，这种特性就叫多态(指令的多种形态)。
        如：重载过的函数，编译器会根据调用时的实参类型决定最终调用哪个函数，由于该过程发生在编译时，因此也中编译时多态。
    
    注意：面向对象是从更宏观的解决去思考如何解决问题，这种方式解决问题的速度更快，更有利于团队合作，但具体到类的行为还是要以面向过程的方式去编程。

类和对象

什么是类和对象：
    一种由程序员设计的数据类型，相当于C语言中的结构。
    对象由类创建出的变量，相当于C语言中的结构变量，创建对象的过程也叫之前实例化。

类型的设计格式：
class 类名
{
private://可以省略
    成员变量;
public:
    成员函数;
};
注意：默认的成员默认权限是private

对象的实例化：
    类名 对象名;
    类名* 对象指针 = new 类名;

1、成员函数中可以直接访问成员变量。
2、一般会把成员变量设设置为private。
3、给需要外界使用的成员设计 getXxx、setXxx。

public：可以在任何位置访问
protected：可以在成员函数和子类中访问
private：只能在成员函数中访问

类的声明与实现:
在头文件声明类：
class 类名
{
    定义成员变量;
public:
    返回值 函数名(参数列表);
};
注意：如果类的代码量不多，可以直接在头文件全部实现。

在源文件实现类：
返回值 类名::函数名(参数列表);

构造函数和析构函数

构造函数：类的同名成员函数，当类对象实例化时会自动执行，一般负责对象的初始化和资源申请。
1、构造函数必须是public，否则无法实例化对象。
2、构造函数可以重载，可以有多个版本。
3、带参构造函数的调用：
    Test t(实参);
    Test* p = new Test(实参);
    Test t(); // 函数声明
4、默认情况下，编译器会自动给类生成无参构造函数，如果显式实现了构造函数，则编译器不再生成无参构造，再调用无参构造就会出错。
    Test t; // 调用无参构造
    Test* p = new Test; // 调用无参构造
    注意：一般实现了有参构造，需要再实现一个什么都干的无参构造。

析构函数：负责类对象销毁时自动执行的函数。
1、析构函数必须是public
2、没有参数，没有返回值
3、当对象的生命周期过期时或使用delete销毁对象时自动调用。
4、构造函数肯定执行，但析构函数不一定会执行。
5、如果没有显式实现析构函数，编译器会自动生成一个什么都做的析构函数。

注意：malloc和free不会自动调用构造函数析构函数。