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C++入门基础篇（二）

news 2025/7/12 7:18:29

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五.函数重载

C++⽀持在同⼀作⽤域中出现同名函数，但是要求这些同名函数的形参不同，可以是参数个数不同或者类型不同。这样C++函数调⽤就表现出了多态⾏为，使⽤更灵活。C语⾔是不⽀持同⼀作⽤域中出现同名函数的。

// 1、参数类型不同 int Add(int left, int right)
{cout << "int Add(int left, int right)" << endl;return left + right;
}double Add(double left, double right)
{cout << "double Add(double left, double right)" << endl;return left + right;
}// 2、参数个数不同 void f()
{cout << "f()" << endl;
}void f(int a)
{cout << "f(int a)" << endl;
}// 3、参数类型顺序不同 void f(int a, char b)
{cout << "f(int a,char b)" << endl;
}void f(char b, int a)
{cout << "f(char b, int a)" << endl;
}

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函数重载不看返回值，只看参数，因为调用的时候匹配的是参数。

六.引⽤

6.1 引⽤的概念和定义

引⽤不是新定义⼀个变量，⽽是给已存在变量取了⼀个别名，编译器不会为引⽤变量开辟内存空间。

它和它引⽤的变量共⽤同⼀块内存空间。⽐如：⽔壶传中李逵，宋江叫"铁⽜"，江湖上⼈称"⿊旋⻛"；林冲，外号豹⼦头。

类型&引⽤别名=引⽤对象。

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C++中为了避免引⼊太多的运算符，会复⽤C语⾔的⼀些符号，⽐如前⾯的<<和>>，这⾥引⽤也和取地址使⽤了同⼀个符号&，⼤家注意使⽤⽅法⻆度区分就可以。（吐槽⼀下，这个问题其实挺坑的，个⼈觉得⽤更多符号反⽽更好，不容易混淆）

6.2 引⽤的特性

• 引⽤在定义时必须初始化

// 编译报错：“ra”: 必须初始化引用
int& ra;

• ⼀个变量可以有多个引⽤

	int a = 0;// 引用：b和c是a的别名int& b = a;int& c = a;// 也可以给别名b取别名，d相当于还是a的别名int& d = b;++d;

• 引⽤⼀旦引⽤⼀个实体，再不能引⽤其他实体

 int& b = a;int c = 20;// 这⾥并⾮让b引⽤c，因为C++引⽤不能改变指向， // 这⾥是⼀个赋值 b = c;

6.3 引⽤的使⽤

• 引⽤在实践中主要是于引⽤传参和引⽤做返回值中减少拷⻉提⾼效率和改变引⽤对象时同时改变被引⽤对象。

改变引⽤对象时同时改变被引⽤对象，例子：

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• 引⽤传参跟指针传参功能是类似的，引⽤传参相对更⽅便⼀些。

• 引⽤和指针在实践中相辅相成，功能有重叠性，但是各有特点，互相不可替代。C++的引⽤跟其他语⾔的引⽤(如Java)是有很⼤的区别的，除了⽤法，最⼤的点，C++引⽤定义后不能改变指向，Java的引⽤可以改变指向。

我们之前学习的数据结构的栈用的都是取地址，现在我们改为引用来使用。

typedef int STDataType;typedef struct Stack
{STDataType* a;int top;int capacity;
}ST;void STInit(ST& rs, int n = 4)
{rs.a = (STDataType*)malloc(n * sizeof(STDataType));rs.top = 0;rs.capacity = n;
}// 栈顶 void STPush(ST& rs, STDataType x)
{// 满了， 扩容 if (rs.top == rs.capacity){printf("扩容\n");int newcapacity = rs.capacity == 0 ? 4 : rs.capacity * 2;STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(rs.a, newcapacity *sizeof(STDataType));if (tmp == NULL){perror("realloc fail");return;}rs.a = tmp;rs.capacity = newcapacity;}rs.a[rs.top] = x;rs.top++;
}int& STTop(ST& rs)
{assert(rs.top > 0);return rs.a[rs.top-1];
}int main()
{// 调⽤全局的 ST st1;STInit(st1);STPush(st1, 1);STPush(st1, 2);cout << STTop(st1) << endl;STTop(st1) += 10;cout << STTop(st1) << endl;return 0;
}

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下面部分代码块，用一级指针的引用来解决这个问题，不用再用二级指针了，改变引用对象时，同时改变被引用对象。

typedef struct ListNode{int val;struct ListNode* next;
}LTNode, *PNode;// 指针变量也可以取别名，这⾥LTNode*& phead就是给指针变量取别名 // 这样就不需要⽤⼆级指针了，相对⽽⾔简化了程序 //void ListPushBack(LTNode** phead, int x)
//void ListPushBack(LTNode*& phead, int x)void ListPushBack(PNode& phead, int x)
{PNode newnode = (PNode)malloc(sizeof(LTNode));newnode->val = x;newnode->next = NULL;if (phead == NULL){phead = newnode;}else{//...}
}

引用做返回值

int STTop(ST& rs)
{assert(rs.top > 0);return rs.a[rs.top-1];
}

这样会发生报错，原因：

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不是左值，临时对象或者寄存器就像被const的修改一样，不能被修改。

为什么要设计临时对象的原因：

int STTop(ST& rs)
{//assert(rs.top > 0);//return rs.a[rs.top-1];int top = rs.a[rs.top - 1];return top;
}

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c++规定：传值返回之间生成临时对象，临时对象具有常性，不能修改。

引用返回

int& STTop(ST& rs)
{assert(rs.top > 0);return rs.a[rs.top-1];
}

这时候传值返回没有生成临时对象，生成了要返回的别名进行返回，用对象别名来作为函数调用的返回值。
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这个时候，s一直存在，不会被销毁，实质上，返回的是数组中数字4所占的空间的别名，函数调用结束后，该空间不会被收回，所以改变引用对象时，同时改变被引用对象，栈顶元素的值被加上10。

反例：

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返回的局部变量top，函数调用结束后，局部变量top被销毁，该空间被收回，栈顶元素的值不发生变化。

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补充小知识：越界不一定报错，如数组越界对编译器是一种抽查。

6.4 const引⽤

• 可以引⽤⼀个const对象，但是必须⽤const引⽤。const引⽤也可以引⽤普通对象，因为对象的访问权限在引⽤过程中可以缩⼩，但是不能放⼤。

const int a = 10;
// 权限不能放大
int& ra = a;// 权限可以平移
const int& ra = a;// 权限的可以缩小
int b = 20;
const int& rb = b;// 不涉及权限放大缩小
// 赋值拷贝，不是同一块空间
int rra = a;
const int rrb = b;// 权限不能放大
const int* pa = &a;
int* ppa = pa;// 权限的可以缩小
int* pb = &b;
const int* ppb = pb;

• 不需要注意的是类似 int& rb = a * 3; double d = 12.34; int& rd = d; 这样⼀些场景下a*3的和结果保存在⼀个临时对象中， int& rd = d 也是类似，在类型转换中会产⽣临时对象存储中间值，也就是时，rb和rd引⽤的都是临时对象，⽽C++规定临时对象具有常性，所以这⾥就触发了权限放⼤，必须要⽤常引⽤才可以。

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• 所谓临时对象就是编译器需要⼀个空间暂存表达式的求值结果时临时创建的⼀个未命名的对象，C++中把这个未命名对象叫做临时对象。

6.5 指针和引⽤的关系

C++中指针和引⽤就像两个性格迥异的亲兄弟，指针是哥哥，引⽤是弟弟，在实践中他们相辅相成，功能有重叠性，但是各有⾃⼰的特点，互相不可替代。

• 语法概念上引⽤是⼀个变量的取别名不开空间，指针是存储⼀个变量地址，要开空间。

• 引⽤在定义时必须初始化，指针建议初始化，但是语法上不是必须的。

• 引⽤在初始化时引⽤⼀个对象后，就不能再引⽤其他对象；⽽指针可以在不断地改变指向对象。

• 引⽤可以直接访问指向对象，指针需要解引⽤才是访问指向对象。

• 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，64位下是8byte)。

• 指针很容易出现空指针和野指针的问题，引⽤很少出现，引⽤使⽤起来相对更安全⼀些。

七.nullptr

NULL实际是⼀个宏，在传统的C头⽂件(stddef.h)中，可以看到如下代码：

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• C++中NULL可能被定义为字⾯常量0，或者C中被定义为⽆类型指针(void*)的常量。不论采取何种定义，在使⽤空值的指针时，都不可避免的会遇到⼀些⿇烦，本想通过f(NULL)调⽤指针版本的f(int*)函数，但是由于NULL被定义成0，调⽤了f(int x)，因此与程序的初衷相悖。f((void*)NULL);调⽤会报错。