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C++基本知识 —— 缺省参数·函数重载·引用

news 来源：原创 2025/7/27 21:29:12

C++基本知识 —— 缺省参数·函数重载·引用

1. 缺省参数
2. 函数重载
3. 引用
- 3.1 引用的基础知识
- 3.2 引用的作用
- 3.3 const 引用
- 3.4 指针与引用的关系

1. 缺省参数

什么是缺省参数？缺省参数是声明或定义函数时为函数的参数指定一个缺省值。在调用该函数的时候，如果没有指定实参则采用该形参的缺省值（默认值），否则使用指定的实参。缺省参数也就做默认参数，缺省值一般都是字面量常量，也可以是全局变量；传参时实参只能从左向右传，且若传参时，只传了一个实参，那么函数的参数列中的第一个形参的值就是这个实参的值；缺省参数分为全缺省和半缺省参数。全缺省就是全部形参使用的都是缺省值。下面用具体的代码来解释上述概念：

// 这就是一个全缺省函数
void Func(int x = 10, int y = 20, int z = 30)
{cout << "x = " << x << "\ty = " << y << "\tz = " << z << endl;
}int main()
{//不传参 x y z 使用的都是缺省值Func(); //只传一个实参，那么 x 会使用指定的实参，y z 使用的是缺省值Func(1);//传两个实参，那么 x y 会使用指定的实参，z 使用的是缺省值Func(1, 2);//全部都传实参，那么 x y z 都会使用指定的实参Func(1, 2, 3);return 0;
}

运行结果：

在这里插入图片描述

C++规定在传实参时，不能间隔跳跃传参，只能从左到右连续的传，如下所示：

// 这样传参是错误的
Func(1, , 3);
Func(, 2, 3);

半缺省就是一部分的形参使用的是缺省值，且半缺省参数的缺省值得要从右往左给，不能从左往右给，也不能跳跃给缺省值，如下所示：

//半缺省函数
void Func(int x, int y = 20, int z = 30)
{cout << "x = " << x << "\ty = " << y << "\tz = " << z << endl;
}void Func(int x, int y, int z = 30)
{cout << "x = " << x << "\ty = " << y << "\tz = " << z << endl;
}

为什么必须要从右往左给形参缺省值呢？为什么不能从左往右给缺省值呢？具体原因如下所示：

void Func(int x = 10, int y = 20, int z)
{cout << "x = " << x << "\ty = " << y << "\tz = " << z << endl;
}int main()
{Func(1, 2);return 0;
}

当如上图所示传实参时：调用Func函数时，会产生歧义，不知道实参1和实参2的值是传给哪个形参，很明显实参2传递给形参 z 的，而实参1的值是传递哪个形参呢？是 x 还是 y ，这是不明确的，而从右往左给缺省值就不会存在这样的歧义：

void Func(int x, int y = 20, int z = 30)
{cout << "x = " << x << "\ty = " << y << "\tz = " << z << endl;
}int main()
{Func(1, 2);return 0;
}

第一个实参一定是传给第一个形参，第二个实参一定是传给第二个形参，不会存在什么歧义问题。若是传一个实参，那么这个实参一定是传给函数参数列表中的第一个形参；若是传两个实参，那么这两个实参一定是传给函数的参数列表中的前两个形参。

当函数为半缺省函数时，没有缺省值的形参必须要有与之相对应的实参，也就是说，至少要传一个实参。

函数的声明与定义分离时，缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现，规定必须函数声明给缺省值，缺省值不仅仅只能是具体的值，还可以是表达式。如下所示：

声明：

在这里插入图片描述

定义：

在这里插入图片描述

2. 函数重载

什么是函数重载？函数重载指的是：一个函数名可以有多重的意义。C++中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，而C语言不支持。

int Add(int x, int y)
{return x + y;
}double Add(double x, double y)
{return x + y;
}short Add(short x, short y)
{return x + y;
}//……………………

这里的参数不同可以是参数的数据类型不同，参数的个数不同，参数的顺序不同，如下所示：

//以下两个 Add 函数构成函数重载 —— 参数类型不同
int Add(int x, int y)
{return x + y;
}double Add(double x, double y)
{return x + y;
}//以下两个 Add 函数构成函数重载 —— 参数个数不同
short Add(short x, short y)
{return x + y;
}short Add(short x, short y, short z)
{return x + y + z;
}//以下两个 Add 函数构成函数重载 —— 参数顺序不同
long Add(int x, long y)
{return x + y;
}int Add(long x, int y)
{return x + y;
}

但是有时构成重载的两个函数在被调用时会产生歧义，如下代码所示：

//以下两个 Func 函数构成函数重载 —— 参数的个数不同
void Func()
{cout << "Func( )" << endl;
}void Func(int n = 4)
{cout << "Func( int n )" << endl;
}

若是传参调用 Func 函数，调用的一定是第二个 Func 函数；若是不传参调用，那会调用哪个函数？其实这两个函数都会调用，因为无参的函数既可以调用本就是无参的函数，也可以调用全缺省函数。这时代码就会报错，解决方法是不要将这两个函数同时写，用第二个函数去替代。

注意：函数的返回值类型不同不能作为函数重载的条件，因为返回值可以不被接收。

3. 引用

3.1 引用的基础知识

引用的概念：引用不是新定义一个变量，而是给已存在的变量取了一个别名。引用的定义：类型& 引用别名 = 引用对象。如下所示：

// ra 就是 a 的别名
int a = 10;
int& ra = a;

编译器不会为引用变量开辟内存空间，引用变量和引用对象共用同一块内存空间：

在这里插入图片描述
由此图就可以得知引用变量与引用对象指向的是同一块内存空间，ra 和 a 的地址都是一样的，且变量的值也是一样的。

对引用变量操作还会改变其引用对象，如下所示：

在这里插入图片描述
ra 和 a 的值都被改变了。

此外也可以对同一个变量取多个别名，也可以对别名取别名，如下所示：

在这里插入图片描述
它们的值是一样的，地址也是一样的。

在引用中尤其要注意以下的代码：

int x = 20;
int& rx = x;
int y = 30;
rx = y;

请问这里的 rx = y 是在给 y 取别名吗？而 y 的别名是 rx 吗？其实并不是，这里只是将 y 的值赋值给了 rx ，修改了 rx 和 x 的值，来看一下调试窗口：

在这里插入图片描述
这里就说明了引用不会改变指向，只要它是一个变量的引用，那么它永远都是那个变量的别名，没有语法能改变引用的指向。C++为了区分引用与取地址，只有&跟在类型的后面才称之为引用，单独一个&是取地址操作符，对变量执行取地址操作。

根据上述的分析，总结出引用的特性：

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，就不能再引用其它实体了

3.2 引用的作用

在C语言中，若想要交换两个变量的值，需要将这两个变量的地址传给形参，如此才能完成两个变量值的交换；但是在C++中，可以使用引用，如下所示：

// rx 是 x 的别名，ry 是 y 的别名
void Swap(int& rx, int& ry)
{int tmp = rx;rx = ry;ry = tmp;
}int main()
{int x = 10;int y = 20;cout << "交换前：x = " << x << "\ty = " << y << endl;Swap(x, y);cout << "交换后：x = " << x << "\ty = " << y << endl;return 0;
}

运行结果：

在这里插入图片描述

由此可以得出引用的功能：做函数的参数，修改形参影响实参。

在C语言中，使用传值传参时，若实参的内存很大，那么往往会改为传址传参，因为这里会涉及拷贝问题；但是在C++中，可以使用引用，如下所示：

struct Test
{int arr[100000];int size = 0;int capacity = 0;
};// rtst 是 tst 的别名
void Func(struct Test& rtst)
{}int main()
{Test tst;Func(tst);return 0;
}

由此可以得出引用的功能：做函数的参数，减少拷贝，提高效率。

既然可以给整型变量取别名，那可不可以给指针变量取别名呢？当然可以。在C语言中，若想交换两个指针的内容，可以将指针的地址传给形参，也就是使用二级指针；在C++中，可以使用引用来解决这个问题：

void Swap(int*& rpx, int*& rpy)
{int* tmp = rpx;rpx = rpy;rpy = tmp;
}int main()
{int x = 10;int y = 20;int* px = &x;int* py = &y;cout << "交换前：px = " << px << "\tpy = " << py << endl;Swap(px, py);cout << "交换后：px = " << px << "\tpy = " << py << endl;return 0;
}

运行结果：

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若想要修改函数的返回值该怎么做呢？可以使用传引用返回，那么为什么不能使用传值返回呢？首先得要理解一个概念，只要是传值返回，返回的都不是原来的值，都会拷贝生成一个临时变量，返回的是这个临时变量，下面来介绍具体原因：

在这里插入图片描述

由此可以得出引用功能：引用作为函数的返回值，如此就可以修改返回对象；当函数的返回值的内存较大时，用引用作为函数的返回值，可以减少拷贝，提高效率。

虽然引用非常的强大，但是并不是所有的函数都要用引用作为返回值，若所有的函数的返回值都用引用，那么会造成意想不到的后果，如下代码所示：

在这里插入图片描述

跟C语言中学的野指针一样，这里类似于野指针，由于是引用，可以称之为野引用。
当返回的对象出作用域后未被销毁，那么可以使用传引用返回；若返回的对象出作用域后被销毁了，则不可以使用传引用返回，应该使用传值返回。

从函数栈帧的角度去考虑：

在这里插入图片描述
所以并不是所有的函数都要用引用作为返回值，当函数变量为局部变量的时候，出了作用域该变量就销毁了，此时返回该局部变量的别名是一个危险的行为。

3.3 const 引用

1. 若想要引用一个const 对象，那么就必须要用使用 const 引用

int main()
{int x = 10;int& rx = x;const int y = 20;const int& ry = y;return 0;
}

若这里引用 const 修饰的对象时，并没有使用 const 引用，那么程序会报错，这是因为这里涉及到了权限的放大 —— 原本变量 y 被 const 修饰后不能被修改，现在对 y 取别名后，就可以通过修改别名来修改变量 y ，但是 y 本身是不能被修改的，别名却可以修改 y ，这样是不可取的。权限是不能放大的。const 引用也可以引用普通对象，因为普通对象的访问权限在引用过程中可以缩小，但是不能放大。如下所示：

int main()
{int x = 10;int& rx = x;const int& r = x;int& const p = x;return 0;
}

这里就涉及到了权限的缩小，之前 x 的值是可以修改的，但是现在被 const 引用修饰后，x 的值就不可以修改了，这就是权限的缩小。这里 const 写在类型的左右边都可以，但是一般写在类型的左边。

接下来根据以下代码来回答下面的问题：

int a = 1;
int& ra = a;
int b = a;

该代码涉及权限的放大或缩小吗？都不涉及，只有指针和引用才涉及权限的放大与缩小，这里只是将变量 a 的值赋值给变量 b 。

2. 要注意的是类似int& rb = a * 4；double c = 3.14；int& rc = c；这样一些场景下a * 4的结果保存在一个临时对象中；int& rc = c也是类似的情况，在类型转换时会将中间值用临时对象来保存。也就是说，rb与rc引用的都是临时对象，而C++规定临时对象具有常性。所以在这里就涉及到了权限的放大，必须要用const引用才行

int main()
{int a = 10;int b = 20;double c = 3.14;const int& r1 = a;          //给变量取别名const int& r2 = b;          //给变量取别名const int& r3 = 30;         //给常量取别名 //将double类型的变量c的整型部分给给临时对象const int& r4 = c;          //当表达式运算完毕后会计算出一个结果，这个结果存储在临时对象中//r5引用的是表达式运算的结果，也就是临时对象const int& r5 = a * 4;  return 0;
}

之后在写函数的参数的时候，就使用引用来作为形参，视情况考虑是否加const。当函数的参数使用const引用后，参数就可以是临时对象了，使用 const 引用的好处是既可以接收普通变量，也可以接收 const 修饰的变量。如下代码所示：

int main()
{int a = 10;int b = 20;double c = 3.14;const int& r1 = a;         const int& r2 = b;                         Func(r1);Func(r2);Func(10);Func(c);Func(a * 4);return 0;
}

3.4 指针与引用的关系

引用可以完全替代指针吗？当然是不可以的。指针有一个引用做不到的事情，就是改变指向。在数据结构中是时常要改变指向的，在这方面引用就无法做到了，必须使用引用。在实践中指针与引用相辅相承，功能有重叠性，但是各有各的特点，互相是不可替代的：

1. 语法概念上，引用是对一个对象的取别名，不会开辟空间；指针是存储一个对象的地址，需要开辟空间
2. 引用在定义时必须要初始化，指针可以初始化也可以不初始化，但是建议初始
3. 引用在初始化时引用一个对象后，就不能再引用其它对象了，而指针可以不断的改变其指向的对象
4. 引用可以直接访问其指向的对象，而指针需要解引用后，访问的才是其指向的对象
5. 指针很容易出现空指针和野指针问题，引用很少出现，引用使用起来更加的安全
6. sizeof的含义不同，引用结果为引用类型的大小，但是指针始终是地址空间的所占字节个数（32位机器平台下是4个字节，64位机器平台下是8个字节）

在这里插入图片描述

底层指针与引用之间的区别：

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从指令汇编角度来看，引用是由指针实现的。

C++基本知识 —— 缺省参数·函数重载·引用

1. 缺省参数

2. 函数重载

3. 引用

3.1 引用的基础知识

3.2 引用的作用

3.3 const 引用

3.4 指针与引用的关系

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