C++编程学习笔记:函数相关特性、引用与编译流程

目录

一、函数的缺省参数

(一)全缺省参数

(二)半缺省参数

二、函数重载

(一)参数类型不同

(二)参数个数不同

(三)参数类型顺序不同

三、引用相关问题

(一)引用的基本概念与初始化

[(二)引用在函数中的应用 - 以Swap函数为例](#(二)引用在函数中的应用 - 以Swap函数为例)

[1. 普通变量交换(值传递方式存在问题)](#1. 普通变量交换(值传递方式存在问题))

[2. 使用指针引用实现交换](#2. 使用指针引用实现交换)

[3. 使用普通引用实现交换(更简洁常用)](#3. 使用普通引用实现交换(更简洁常用))

四、C++编译流程

(一)预处理

(二)编译

(三)汇编

(四)链接


在深入学习C++编程的过程中,函数特性、引用机制以及编译流程都是极为关键的知识点。通过学习,我对这些内容有了更为透彻的理解,在此进行详细梳理与记录。

一、函数的缺省参数

(一)全缺省参数

全缺省参数意味着函数的所有参数都具备默认值。以下是示例代码:

cpp 复制代码
cpp

void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30)

{

    cout << "a = " << a << endl;

    cout << "b = " << b << endl;

    cout << "c = " << c << endl;

}

当调用此函数时,若不传入参数,函数会自动采用默认值。比如执行 Func() ,将输出 a = 10 、 b = 20 、 c = 30 。这一特性在很多场景下能为函数调用提供便利,减少重复的参数输入。

(二)半缺省参数

半缺省参数是指函数部分参数拥有默认值。代码示例如下:

cpp 复制代码
cpp

void Func(int a, int b = 10, int c = 20)

{

    cout << "a = " << a << endl;

    cout << "b = " << b << endl;

    cout << "c = " << c << endl;

}

需要特别注意的是,半缺省参数必须遵循从右至左的顺序依次给出,不能出现间隔的情况。并且,缺省参数不能在函数声明和定义中同时存在。这是C++语法的严格规定,违背此规则会导致编译错误。

二、函数重载

函数重载允许在同一作用域内,存在多个同名但参数列表(参数类型、个数、顺序)不同的函数。以下是具体示例:

(一)参数类型不同

cpp 复制代码
cpp

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;

}

上述代码中,两个 Add 函数虽然名字相同,但一个处理 int 类型参数,一个处理 double 类型参数,构成了函数重载。

(二)参数个数不同

cpp 复制代码
cpp

void f()

{

    cout << "f()" << endl;

}



void f(int a)

{

    cout << "f(int a)" << endl;

}

这里两个 f 函数,一个无参数,一个带有 int 类型参数,体现了因参数个数不同而形成的函数重载。

(三)参数类型顺序不同

cpp 复制代码
cpp

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;

}

这两个 f 函数参数类型相同,但顺序不同,同样构成函数重载。

然而,函数重载也可能引发调用歧义问题。例如:

cpp 复制代码
cpp

void f()

{

    cout << "f()" << endl;

}



void f(int a = 0)

{

    cout << "f(int a)" << endl;

}



int main()

{

    f(); // 此处调用会出现歧义,编译器无法确定调用哪个函数

    return 0;

}

在此情形下,编译器难以抉择要调用哪个 f 函数,从而报错。这就要求我们在使用函数重载时,要谨慎考虑,避免出现这种不明确的调用情况。

三、引用相关问题

(一)引用的基本概念与初始化

在C++中,引用实际上是给变量取的一个别名。示例如下:

cpp 复制代码
cpp

int a = 0;

int& b = a;

int& c = b;

这里 b 和 c 均为 a 的引用。需要着重强调的是,引用在定义时必须进行初始化。像 int& d; 这种未初始化的引用是不符合语法规则的,编译器会报错,提示如 C2530 "d": 必须初始化引用 。这是因为引用本质上是变量的别名,必须在定义时明确其关联的变量。

(二)引用在函数中的应用 - 以Swap函数为例

1. 普通变量交换(值传递方式存在问题)

最初尝试实现交换两个整数变量值的函数时,若采用值传递方式,代码如下:

cpp 复制代码
cpp

void Swap(int a, int b)

{

    int tmp = a;

    a = b;

    b = tmp;

}



int main()

{

    int x = 0, y = 1;

    Swap(x, y);

    cout << x << " " << y << endl; // 输出结果仍为0 1,未实现交换

    return 0;

}

这种方式无法真正实现变量值的交换,原因在于函数内交换的只是形参 a 和 b 的值,而实参 x 和 y 并未受到影响,因为形参是实参的副本,函数结束后副本的改变不会反馈到实参上。

2. 使用指针引用实现交换

为解决上述问题,可使用指针引用的方式,代码如下:

cpp 复制代码
cpp

void Swap(int*& a, int*& b)

{

    int* tmp = a;

    a = b;

    b = tmp;

}



int main()

{

    int x = 0, y = 1;

    int* px = &x, * py = &y;

    cout << px << " " << py << endl;

    Swap(px, py);

    cout << px << " " << py << endl;

    return 0;

}

这里函数参数是指针的引用,通过这种方式可以直接操作指针本身,实现指针所指向变量地址的交换。

3. 使用普通引用实现交换(更简洁常用)

更为简洁常用的方式是使用普通引用,代码如下:

cpp 复制代码
cpp

void Swap(int& a, int& b)

{

    int tmp = a;

    a = b;

    b = tmp;

}



int main()

{

    int x = 0, y = 1;

    Swap(x, y);

    cout << x << " " << y << endl; // 输出1 0,成功实现交换

    return 0;

}

在这个版本中, Swap 函数接收的是变量的引用,函数内部对形参的操作等同于对实参的操作,从而顺利实现了两个整数变量值的交换。

四、C++编译流程

(一)预处理

预处理阶段承担着多项重要任务,包括头文件展开、宏替换、条件编译以及去掉注释等操作。假设有 Stack.h 、 Stack.cpp 、 Test.cpp 等文件,经过预处理后,会生成 Stack.i 和 Test.i 。这一阶段为后续的编译工作做了前期的准备,将代码整理成更便于编译器处理的形式。

(二)编译

编译阶段主要是对代码进行语法检查,并生成汇编代码。在此过程中,会生成 Stack.s 和 Test.s 文件。如果代码中存在语法错误,就会在这个阶段被编译器检测出来并报错。语法检查涵盖了对变量声明、语句结构、函数调用等多方面的规则校验,只有通过语法检查的代码才能顺利进入后续阶段。

(三)汇编

汇编阶段的任务是将汇编代码转换成二进制机器码,生成 Stack.o 和 Test.o 目标文件。这是将高级语言逐步转化为机器能够直接执行的指令的关键步骤,二进制机器码是计算机硬件能够直接理解和执行的指令形式。

(四)链接

链接阶段会把各个目标文件以及所依赖的库文件等进行链接,最终生成可执行程序(如 xxx.exe 或 a.out )。在链接过程中,会处理函数的声明和定义之间的关联,找到函数的具体实现位置。例如,在多个源文件中调用的函数,链接器会确保函数的声明和定义能够正确匹配,使得程序在运行时能够准确找到并执行相应的函数代码。

理解C++编程中的这些关键知识点,无论是函数特性、引用机制还是编译流程,对于编写高质量、无错误的代码至关重要。在实际编程过程中,不仅要牢记这些理论知识,更要通过大量的实践来加深理解和掌握,在遇到编译错误和运行时问题时,能够依据这些知识快速定位和解决问题,不断提升自己的编程能力。

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