C++面向对象程序设计-北京大学-郭炜【课程笔记（一）】

1、引用的概念

下面的写法定义了一个引用，并将其初始化为引用某哥变量。
类型名 & 引用名 = 某变量名；
某个变量的引用，等价于这个变量，相当于该变量的一个别名

// 模板
int = 4;
int & r = n;  // r引用了n，r的类型是int & //案例
int n = 7;
int & r = n;
r = 4;
cout << r; //输出4
cout << n; //输出4

注意事项：
1、定义引用时一定要将其初始化成引用某个变量。
2、初始化后，它就一直引用该变量。
3、引用只能引用变量，不能引用常量。
案例如下：

double a = 4, b = 5;
double & r1 = a;
double & r2 = r1;   // r2也引用a
r2 = 10;
cout << a << endl;  // 输出 10
r1 = b;             // r1 并没有引用b
cout << a << endl;  // 输出 5

1.1、引用应用的简单示例

题目：C语言中，如何编写交换两个整形变量值的函数？

• 值传递

// 值传递
void swap(int a, int b)
{int tmp;tmp = a; a = b; b = tmp;
}
int n1, n2;
swap(n1, n2);  // n1, n2的值不会被交换

• 指针传递

// 指针传递
void swap(int * a, int * b)
{int tmp;tmp = *a; *a = *b; *b = tmp;
}
int n1, n2;
swap(& n1, &n2);  // n1, n2的值会被交换

• 引用传递

// 引用传递
void swap(int & a, int & b)
{int tmp;tmp = a; a = b; b = tmp;
}
int n1, n2;
swap(n1, n2);  // n1, n2的值会被交换

• 引用案例

int n = 4;
int & SetValue() {return n;}
int main()
{SetValue() = 40;cout << n;return 0;
}  
// 输出：40

1.2、常引用

定义引用时，前面加const关键字，即为常引用

int n;
const int & r = n;
r 的类型是 const int &

常引用的特点

不能通过常引用去修改其引用的内容：
int n = 100;
const int & r = n;
r = 200; // 编译报错
n = 300; // 编译没问题

const type & 和 type & 是不同类型！！！

1、type &类型的引用或type类型的变量可以用来初始化const type & 类型的引用
2、const type 类型的常变量和const type & 类型的引用则不能用来初始化type 类型的引用，除非进行强制类型转化。

2、"const"关键字的用法（常量指针/指针常量）

1）定义常量

const int MAX_VAL = 23;
const double Pi = 3.14;
// 常量字符串类型的指针
const char * SCHOOL_NAME = "Peking University";

2）常量指针

注意事项1：不可通过常量指针修改其指向的内容，但常量指针的指向可以发生变化

int n,m;
const int * p = &n;
* p = 5;   // 编译出错
n = 4;     // 编译OK
p = &m;    // 编译OK，常量指针的指向可以发生变化

注意事项2：不能把常量指针赋值给非常量指针，反过来可以（如下案例）

const int * p1；   // 常量指针
int * p2;         // 指针
p1 = p2;          // 编译OK
p2 = p1;          // 编译error
p2 = (int *)p1;   // 编译OK，强制类型转换

注意事项3：函数参数为常量指针时，可避免函数内部不小心改变参数指针所指地方的内容。

void MyPrintf(const char * p)
{// 函数strcpy第一个参数是char型，p是const char型strcpy(p, "this");  //编译errorprintf("%s", p);    //OK
}

3、动态内存分配

用new运算符实现动态内存分配

• 第一种用法，分配一个变量

P = new T;
T是任意类型名，P是类型为T * 的指针。
动态分配出一片大小为sizeof(T)字节的内存空间，并且将该内存空间的其实地址复制给P。比如：

int * pn;
pn = new int;
* pn = 5;

• 第二种用法，分配一个数组

P = new T[N];
T：任意类型名；P：类型为T * 的指针；N：要分配的数组元素的个数，可以是整形表达式。
动态分配出一片大小为N * sizeof(T);字节的内存空间，并将该内存空间的起始地址赋值给P；

int * pn;
int i = 5;
pn = new int[i * 20];  // i✖️20个元素
pn[0] = 20;
pn[100] = 30;		// 编译OK。运行时error数组越界

• new 运算符的返回值类型；

new T;
new T[n];

这两个表达式返回值的类型都是T *

int * p = new int;

• 用delete运算符释放动态分配的内存

1、用“new” 动态分配的内存空间，一定要“delete”运算符进行释放
delete 指针； // 该指针必须执行new出来的空间

int * p = new int;
* p = 5;
delete p;
delete p;   // error,一片空间不能被delete多次

2、用“delete”释放动态分配的数组，要加“[]”
delete [] 指针； // 该指针必须执行new出来的空间

int * p = new int[20];
p[0] = 1;
delete [] p;

4、内联函数

• 函数调用是有时间开销的。如果函数本身就只包含几条语句，执行非常快，由于函数被反复执行很多次，相比之下调用函数所产生的这个开销就会显得比较大。
• 为了减少函数调用的开销，引入了内联函数机制。编译起处理内联函数的调用语句时，是将整个函数的代码插入到调用语句处，而不会产生调用函数的语句。
• 使用内联函数的缺点也是非常明显的，编译后的程序会存在多份相同的函数拷贝，如果被声明为内联函数的函数体非常大，那么编译后的程序体积也将会变得很大，所以再次强调，一般只将那些短小的、频繁调用的函数声明为内联函数。

在函数定义前面加“inline”关键字，即可定义内联函数

inline int Max(int a, int b){if(a > b) return a;return b;
}

如在在主函数中调用内联函数k = Max(n1, n2);，编译器会将其变成如下形式：

if (n1, n2)tmp = n1;
else tmp = n2;k = tmp;

5、函数重载

5.1、什么是函数重载

函数重载：一个或多个函数，名字相同，然而参数个数或参数类型不相同，这叫函数的重载。
以下三个函数是重载关系：

int Max(double f1, double f2) { };
int Max(int n1, int n2) { };
int Max(int n1, int n2, int n3) {};

作用：

• 函数重载使得函数命名变得简单。
• 编译器根据调用语句中的实参的个数和类型判断应该调用哪个函数。

(1)    int Max(double f1, double f2) { };
(2)    int Max(int n1, int n2) { };
(3)    int Max(int n1, int n2, int n3) {};
Max(3.4, 2.5);    // 调用（1）
Max(2,4);         // 调用（2）
Max(1, 2, 3);     // 调用（3）
Max(3, 2.4);      // error，二义性

5.2、函数的缺省参数

C++中，定义函数的时候可以让最右边的连续若干个参数有缺省值，那么调用函数的时候，若相应位置不写参数，参数就是缺省值。

void func(int x1, int x2 = 2, int 3 = 3) {}func(10);       // 等效于func(10, 2, 3)
func(10, 8);    // 等效于func(10, 8, 3)
func(10, , 8);  // error,只能最右边的连续若干个参数缺省

• 函数参数可缺省的目的在于提高程序的可扩充性
• 即如果某个写好的函数要添加新的参数，而原先那些调用该函数的语句，未必需要使用新增的参数，那么为了避免对原先那些函数调用语句的修改，就可以使用缺省函数。