C高級編程二v暗影行者

C++高級編程(二)張勇濤內(nèi)聯(lián)函數(shù)什么是內(nèi)聯(lián)函數(shù)(inline)內(nèi)聯(lián)函數(shù)也稱為內(nèi)嵌函數(shù)，當在一個函數(shù)定義或聲明前加上關(guān)鍵字inline，則把該函數(shù)定義為內(nèi)聯(lián)函數(shù)，它主要解決的問題是程序的運行效率的問題。內(nèi)聯(lián)函數(shù)如何解決運行效率的問題？

在編譯階段，編譯器就會把每次調(diào)用內(nèi)聯(lián)函數(shù)的地方都替換為該函數(shù)體內(nèi)的代碼。內(nèi)聯(lián)函數(shù)引入的原因目的：解決程序中一些函數(shù)體代碼不是很大，卻有被頻繁調(diào)用的函數(shù)的函數(shù)調(diào)用效率問題。解決方法：以目標代碼的增加為代價來換取時間上的節(jié)約。內(nèi)聯(lián)函數(shù)的定義方法在函數(shù)的定義前加上關(guān)鍵字inline使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)的注意事項內(nèi)聯(lián)函數(shù)的定義必須出現(xiàn)在該函數(shù)第一次被調(diào)用前;內(nèi)聯(lián)函數(shù)不能有復(fù)雜的控制語句，如switch，goto和while。遞歸函數(shù)不能是內(nèi)聯(lián)函數(shù)。類結(jié)構(gòu)中所有的在類說明內(nèi)部定義的函數(shù)都是內(nèi)聯(lián)函數(shù)。內(nèi)聯(lián)函數(shù)具有與帶參的宏定義#define相同的作用和相似的機理，但內(nèi)聯(lián)函數(shù)具有宏定義所沒有的優(yōu)點而沒有缺點，它消除了宏定義的不安全性。內(nèi)聯(lián)函數(shù)與帶參宏#include<iostream>usingnamespacestd;#definef(x)x*xintmain(){intx(2);cout<<f(x)<<endl;cout<<f(x+1)<<endl;}程序運行結(jié)果：45原因：f(x)替換為2*2f(x+1)替換為2+1*2+1#include<iostream>usingnamespacestd;inlineintf(intx){returnx*x;}intmain(){intx(2);cout<<f(x)<<endl;cout<<f(x+1)<<endl;}程序運行結(jié)果： 4 9原因：f(x)替換為2*2f（x+1）替換為3*3函數(shù)重載函數(shù)重載函數(shù)重載是指同一個函數(shù)名可以對應(yīng)著多個函數(shù)的實現(xiàn)；要求：編譯器能夠唯一確定調(diào)用一個函數(shù)時應(yīng)執(zhí)行哪個函數(shù)代碼；條件：參數(shù)個數(shù)不同參數(shù)類型不同注意：返回值類型不能作為重載條件重載的意義函數(shù)重載又稱為函數(shù)的多態(tài)性，是指同一個函數(shù)名對應(yīng)著多個不同的函數(shù)。所謂“不同”是指這些函數(shù)的形參表必須互不相同，或者是形參的個數(shù)不同，或者是形參是類型不同，或者是兩者都不相同，否則將無法實現(xiàn)函數(shù)重載。

例如，下面是合法的重載函數(shù)：intfuncl(int,int);intfuncl(int);doublefuncl(int,long);doublefuncl(long);注意：重載函數(shù)的類型，即函數(shù)的返回類型可以相同，也可以不同。但如果僅僅是返回類型不同而函數(shù)名相同、形參表也相同，則是不合法的，編譯器會報“語法錯誤”。如：int

funcl(inta,intb);doublefuncl(inta,intb);除形參名外都相同的情況，編譯器不認為是重載函數(shù)，只認為是對同一個函數(shù)原型的多次聲明。在調(diào)用一個重載函數(shù)funcl（）時，編譯器必須判斷函數(shù)名funcl到底是指哪個函數(shù)。它是通過編譯器，根據(jù)實參的個數(shù)和類型對所有funcl（）函數(shù)的形參一一進行比較，從而調(diào)用一個最匹配的函數(shù)。函數(shù)重載例子#include<iostream>usingnamespacestd;intadd(int,int);doubleadd(double,double);intmain(){cout<<add(5,10)<<endl;cout<<add(5.0,10.5)<<endl;}intadd(intx,inty){cout<<"int"<<endl;returnx+y;}doubleadd(doublex,doubley){cout<<"double"<<endl;returnx+y;}帶默認參數(shù)值的函數(shù)在C++語言中調(diào)用函數(shù)時，通常要為函數(shù)的每個形參給定對應(yīng)的實參。若沒有給出實參，則按指定的默認值進行工作。當一個函數(shù)既有定義又有聲明時，形參的默認值必須在聲明中指定，而不能放在定義中指定。只有當函數(shù)沒有聲明時，才可以在函數(shù)定義中指定形參的默認值。默認值的定義必須遵守從右到左的順序，如果某個形參沒有默認值，則它左邊的參數(shù)就不能有默認值。如：voidfuncl（inta,doubleb=4.5,intc=3）；//合法voidfuncl（inta=1,doubleb,intc=3）;//不合法在進行函數(shù)調(diào)用時，實參與形參按從左到右的順序進行匹配，當實參的數(shù)目少于形參時，如果對應(yīng)位置形參又沒有設(shè)定默認值，就會產(chǎn)生編譯錯誤；如果設(shè)定了默認值，編譯器將為那些沒有對應(yīng)實參的形參取默認值。注意形參的默認值可以是全局常量、全局變量、表達式、函數(shù)調(diào)用，但不能為局部變量。例如，下例不合法：voidfuncl（）{intk；voidg(intx=k)；//k為局部變量}使用缺省參數(shù)時，主要滿足函數(shù)重載條件；voidfun(intx,inty=0);voidfun(intx);此時函數(shù)fun不能進行重載，因為編譯器不能唯一確定調(diào)用哪個函數(shù)（fun（3）或fun（3,0）均可）。指針與函數(shù)函數(shù)的實參與形參調(diào)用函數(shù)的實參與形參之間具有三種傳遞方式：傳值方式地址傳遞引用傳遞利用指針作函數(shù)參數(shù)，可以方便地實現(xiàn)地址傳遞。函數(shù)可以返回指針，指針也可以指向函數(shù)。指針型函數(shù)除了void類型的函數(shù)之外，函數(shù)在調(diào)用結(jié)束后都會有返回值，指針同樣也可以作為函數(shù)的返回值。當一個函數(shù)的返回值是指針類型時，這個函數(shù)就是指針型函數(shù)。通常非指針函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，可以返回一個變量，但是這樣每次調(diào)用只能返回一個數(shù)據(jù)，有時需要從被調(diào)函數(shù)返回一批數(shù)據(jù)到主調(diào)函數(shù)中，這時可以通過指針型函數(shù)來解決。指針型函數(shù)在調(diào)用后返回一個指針，通過指針中存儲的地址值，主調(diào)函數(shù)就能訪問該地址中存放的數(shù)據(jù)，并通過指針算術(shù)運算訪問這個地址的前、后內(nèi)存中的值。因此，通過對空間的有效組織（如數(shù)組、字符串等能前后順序存放多個變量的數(shù)據(jù)類型），就可以返回大量的數(shù)據(jù)。指針型函數(shù)定義指針型函數(shù)的函數(shù)頭的一般語法格式為：

數(shù)據(jù)類型*函數(shù)名（參數(shù)表）其中，數(shù)據(jù)類型是函數(shù)返回的指針所指向數(shù)據(jù)的類型；*函數(shù)名聲明了一個指針型的函數(shù)；參數(shù)表是函數(shù)的形參列表。例如：int*fun(a,b)它表示函數(shù)fun返回一個指針值，這個指針指向一個整形數(shù)據(jù)，a、b是形參。例子#include<iostream>usingnamespacestd;constchar*string_name(intn){constchar*string[]={"illegalstring","string1","string2","string3"};return(n<1||n>3)?string[0]:string[n];}intmain(){constchar*p;intn=0;p=string_name(n);cout<<p<<endl;}函數(shù)指針函數(shù)指針（函數(shù)的入口地址可賦給指針）雖然函數(shù)不是變量，仍占存儲空間，此空間的首地址——函數(shù)入口地址。函數(shù)指針就是指向函數(shù)的指針。定義函數(shù)指針的語法格式為：數(shù)據(jù)類型（*函數(shù)指針名）（參數(shù)表）；例如：int（*p）(int,int);就定義了一個函數(shù)指針p，它指向一個返回整型值，有兩個整型參數(shù)的函數(shù)。函數(shù)指針由于函數(shù)名是函數(shù)在內(nèi)存中的首地址，因此可以賦給函數(shù)指針變量。賦值的一般語法格式為：函數(shù)指針名=函數(shù)名或&函數(shù)名；當函數(shù)指針指向某函數(shù)以后，可以用下列形式調(diào)用函數(shù)：（*指針變量）（實參表列）例如：int(*fp)(char)；intf(char)；fp=&f；則inti=f('a')；和inti=(*fp)('a')；是等同的。函數(shù)指針數(shù)組與定義一般變量指針數(shù)組一樣，C++語言中也可以定義具有特定返回類型和特定參數(shù)類型的函數(shù)指針數(shù)組。函數(shù)指針數(shù)組也可以多維的，不過在實際編程中多只用到一維函數(shù)指針數(shù)組。定義它的語法格式如下：數(shù)據(jù)類型（*函數(shù)指針名[常量表達式]）（參數(shù)表）；例如：int（*p[5]）（int，int）；就定義了一個含有5個元素的函數(shù)指針數(shù)組，其中的每個元素都是一個指向函數(shù)的指針，且指向的函數(shù)都是返回值類型為整型，帶兩個整型參數(shù)的函數(shù)。注意C++不能把函數(shù)當做參數(shù)傳遞，但傳遞函數(shù)指針允許。voidsort（void*base，intn,intsz,int(*cmp)(void*,void*)）{}void*性質(zhì)：任何類型的指針都可以賦給它。作為參數(shù)傳入指向任何類型的指針都可與它匹配。sizeof運算符的使用sizeof運算符的特點sizeof是運算符，不是函數(shù)。sizeof的操作結(jié)果類型為size_t，利用typedef對unsignedint做了別稱。它返回操作數(shù)或者類型在內(nèi)存中的字節(jié)長度。sizeof具有三種使用方式：sizeof（數(shù)據(jù)類型）sizeof（變量名稱）sizeof變量名稱Const與#defineconst與#define的比較盡量使用含義直觀的常量來表示那些將在程序中多次出現(xiàn)的數(shù)字和字符串。例如：#defineMAX100/*C語言的宏常量*/constintMAX=100；//C++語言的const常量constfloatPI=3.14159；//C++語言的const常量const與#define的比較C++語言可以用const來定義常量，也可以用#define來定義常量。但前者比后者有更多的優(yōu)點：const常量有數(shù)據(jù)類型，而宏常量沒有數(shù)據(jù)類型。編譯器可以對前者進行類型安全檢查。而對后者只進行字符替換，沒有類型安全檢查，并且在字符替換可能會產(chǎn)生意料不到的錯誤。參數(shù)和數(shù)據(jù)保護C中常用的宏定義：#defineSS80#define在編譯時只做簡單的替換，而不做類型檢查，會隱藏一些錯誤，例如：#defineBBB200#defineAAA100+BBBinta；a=AAA*2；直接替換的結(jié)果是a=100+200*2；而不是理想中的a=（100+200）*2。C++中使用const代替#define，const性質(zhì)類似變量，但是值不可以改變。例：constbuf=100；（默認int型）constintbuf=100；常量和數(shù)據(jù)保護使用const的另外一個好處是簡單情況下進行常量折疊：在編譯時預(yù)先計算常量表達式的結(jié)果；例如：consts=3*100+20；使用時直接是結(jié)果320；對const變量可以聲明extern例如：constintsize=3;externconstintsize;例子使用運行期間產(chǎn)生的值初始化一個新定義的變量，并用const限制，防止在后面的程序中改變它：#include<iostream>usingnamespacestd;constinti=100;constintj=i+10;charbuf[j+10];intmain(){constcharc=cin.get();constcharc2='a';cout<<c2<<endl;cout<<c<<endl;return0;}Const與指針const與指針關(guān)鍵字const放在不同的位置表示的意義也不相同：關(guān)鍵字const放在指針類型前，就是聲明一個指向變量的指針。此時，在程序中不能通過指針來改變它所指向的值，但是指針本身的值可以改變，即指針可以指向其他數(shù)據(jù)。關(guān)鍵字const放在“*”號和指針名之間，就是聲明一個指針常量（也稱常指針）。因此，指針本身的值不可改變，也即它不能再指向其他數(shù)據(jù)，但它所指向的數(shù)據(jù)的值可以改變。關(guān)鍵字const在上述兩個地方都加，則是聲明一個指向常量的指針常量，指針本身的值不可改變，它所指向的數(shù)據(jù)的值也不能通過指針改變。例子注意可以把一個非const對象的地址賦給一個const指針，但不能把一個const變量的地址賦給指向非const的指針，否則會無形中改變常量的值：例如：constintn=1;int*pInt;pInt=&n；//錯誤*pInt=2；int*pInt=（int*）&n；//不好Void指針和const指針空類型void空類型——void是C++中的一種特殊類型：除指針基類型外，任何變量不能void；函數(shù)的參數(shù)可以是void，表示函數(shù)沒有任何參數(shù)；函數(shù)的返回可以是void，表示函數(shù)不返回任何結(jié)果；指針的基類型可以是void，表示該指針變量可以變換指向任何類型。但在實際使用該指針前，必須顯示地進行類型指定。void指針和const指針一般來說，只能用指向相同類型的指針給另一個指針賦值，而在不同類型的指針之間進行賦值是錯誤的。比如：inta，b；int*p1=&a，*p2=p1；//正確而：double*p2=p1；//錯誤上述語句中的兩個指針p1，p2指向的類型不同，因此，除非進行強制類型轉(zhuǎn)換，否則它們之間不能相互賦值。但是void指針是一個特例。void指針和const指針void指針的定義格式為：void*p；表示指針變量p不指向一個確定的類型數(shù)據(jù)，它的作用僅僅是用來存放一個地址。void指針是一個萬能指針，任何類型指針可以直接轉(zhuǎn)換為void指針。但從void指針向特定數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換的時候需要強制類型轉(zhuǎn)換。inta；int*p1=&a；void*p2=p1；int*p4=(int*)p2；const與函數(shù)對值傳遞的函數(shù)參數(shù)，const修飾沒有實際意義；返回值為內(nèi)部數(shù)據(jù)類型時，const修飾同樣無意義；因為二者皆傳遞數(shù)據(jù)的副本，而與源數(shù)據(jù)是否const無關(guān)，但要注意，一般情況下不使用const修飾：如果參數(shù)是指針，且僅作輸入用，則應(yīng)在類型前加const，以防止該指針在函數(shù)體內(nèi)被意外修改。如果輸入?yún)?shù)以值傳遞的方式傳遞對象，則宜改用“const&”方式來傳遞，這樣可以省去臨時對象的構(gòu)造和析構(gòu)過程，從而提高效率。在C++中，傳遞一個參數(shù)時，通常先選擇通過引用傳遞，而且是通過常量（const）引用。register和auto的用法register用register聲明的變量稱為寄存器變量，在可能的情況下會直接存放在機器的寄存器中；但對32位編譯器不起作用，當globaloptimizations（全局優(yōu)化）的時候，它會做出選擇是否放在自己的寄存器中，用戶無法控制；不過與register關(guān)鍵字有關(guān)的其他符號都對32位編譯器有效。一般不用auto存儲類型標識符，表明變量（自動）具有本地范圍，塊范圍的變量聲明（如for循環(huán)體內(nèi)的變量聲明）默認為auto存儲類型。extern的用法用extern聲明的變量或函數(shù)應(yīng)該在別的文件或同一文件的其他地方定義（實現(xiàn)）。在文件內(nèi)聲明一個變量或函數(shù)默認為可被外部使用。多個文件共享的變量，用extern通知編譯器同名同類型變量引用同一存儲區(qū)被extern修飾的變量（外部變量）是靜態(tài)分配空間的，即程序開始時分配，結(jié)束時釋放。在C++，還可用來指定使用另一語言進行鏈接，這時需要與特定的轉(zhuǎn)換符一起使用。目前MicrosoftC/C++僅支持“C”轉(zhuǎn)換標記，來支持C編譯器鏈接。使用這種情況有兩種形式：extern“C”聲明語句extern“C”{聲明語句塊}volatile編譯器有一種技術(shù)叫做數(shù)據(jù)量分析，分析程序中的變量在哪里賦值，在哪里使用、在哪里失效，分析結(jié)果可以用于常量合并，常量傳播等優(yōu)化。但有時這些優(yōu)化不是程序所需要的，這時可以用volatile關(guān)鍵字禁止做這些優(yōu)化，常用于像中斷處理程序之類的異步進程進行內(nèi)存單元訪問。volatile的字面含義是直接存取原始內(nèi)存地址。volatile的作用是限定一個對象可被外部進程（操作系統(tǒng)、硬件或并發(fā)線程等）改變，聲明時的語法如下：intvolatilenVint；volatile關(guān)鍵字用于聲明內(nèi)存映射的易失型變量，這里變量的值隨時可能由于某種編譯器所不知道的原因（例如，外部設(shè)備對其寫入）所改變，所以編譯器在進行代碼優(yōu)化時不能對其做任何的假設(shè)和依賴。volatile的作用volatile有下面的作用：不會再兩個操作之間把volatile變量緩存在寄存器中。在多任務(wù)、中斷、甚至setjmp環(huán)境下，變量可能被其他的程序改變，編譯器自己無法知道，volatile就是告訴編譯器這種情況。不在常量合并、常量傳播等優(yōu)化，所以像下面的代碼：volatileinti=1；if(i>0)…if的條件不會當做無條件真。對volatile變量的讀寫不會被優(yōu)化掉。如果你對一個變量賦值但后面沒用到，編譯器常?？梢允÷阅莻€賦值操作，然而對MemoryMappedIO的處理是不能這樣優(yōu)化的。volatile的作用volatile有下面的作用：不會再兩個操作之間把volatile變量緩存在寄存器中。在多任務(wù)、中斷、甚至setjmp環(huán)境下，變量可能被其他的程序改變，編譯器自己無法知道，volatile就是高手編譯器這種情況。不在常量合并、常量傳播等優(yōu)化，所以像下面的代碼：volatileinti=1；if(i>0)…if的條件不會當做無條件真。對volatile變量的讀寫不會被優(yōu)化掉。如果你對一個變量賦值但后面沒用到，編譯器常?？梢允÷阅莻€賦值操作，然而對MemoryMappedIO的處理是不能這樣優(yōu)化的。volatile的用法中斷服務(wù)程序中修改的供其他程序檢測的變量需要加volatile；多任務(wù)環(huán)境下各任務(wù)間共享的標志應(yīng)該加volatile；存儲器映射的硬件寄存器通常也要加volatile說明，因為每次對它的讀寫都可能有不同意義；Malloc與free、new與delete動態(tài)內(nèi)存分配所謂動態(tài)內(nèi)存分配是指在程序運行期間根據(jù)實際需要隨時申請內(nèi)存，并在不需要時釋放。應(yīng)用程序數(shù)據(jù)所占的內(nèi)存可以分為3類：靜態(tài)存儲區(qū)：在程序運行開始前就分配的存儲空間都在靜態(tài)存儲區(qū)中；棧：局部變量的分配的存儲空間在棧中；堆：動態(tài)內(nèi)存分配的存儲空間在堆中，堆也稱為自由存儲單元。malloc與free、new與delete的比較malloc/free是C++語言的標準庫函數(shù)不是運算符，不在編譯器控制權(quán)限之內(nèi)，new/delete是C++的運算符。它們都可用于申請動態(tài)內(nèi)存和釋放內(nèi)存。對于非內(nèi)部數(shù)據(jù)類型的對象而言，光用malloc/free無法滿足動態(tài)對象的要求malloc與free的用法函數(shù)malloc的原型如下：void*malloc(size_tsize)；用malloc申請一塊長度為length的整數(shù)類型的內(nèi)存，程序如下：int*p=(int*)malloc(sizeof(int)*length)；malloc返回值的類型是void*，所以在調(diào)用malloc時要顯式地進行類型轉(zhuǎn)換，將void*轉(zhuǎn)換成所需要的指針類型。在malloc的“()”中使用sizeof運算符是良好的風(fēng)格函數(shù)free的原型如下：voidfree(void*memblock);new運算符new運算符的語法格式為：指針=new數(shù)據(jù)類型；指針應(yīng)預(yù)先聲明，指針指向的數(shù)據(jù)類型與new后的數(shù)據(jù)類型相同。若申請成功，則返回分配單元的首地址給指針；否則（比如沒有足夠的內(nèi)存空間），則返回0（一個空指針）。例如：int*p；p=newint；系統(tǒng)自帶根據(jù)int類型的空間大小開辟一個內(nèi)存單元，用來保存int型數(shù)據(jù)，并將地址保存在指針p中。在申請分配內(nèi)存單元時，也可以指定分配的內(nèi)存大小。例如：int*p；p=newint[30]；則系統(tǒng)為指針p分配了30個int的內(nèi)存單元存放int型數(shù)據(jù)。new運算符對于動態(tài)創(chuàng)建多維數(shù)組，情況要復(fù)雜一些。以二維數(shù)組為例，語法格式為：指針=new數(shù)據(jù)類型[常量表達式1][常量表達式2]；若申請成功，指針指向分配的內(nèi)存首地址，但此時指針的類型不是new后的數(shù)據(jù)類型，而是一個該類型的數(shù)組，即指針是一個數(shù)組指針。例如：int（*p）[3]；p=newint[2][3]；則系統(tǒng)為指針p分配了一個二維數(shù)組。delete運算符delete運算符的功能是用來刪除是用new創(chuàng)建的對象或一般類型的指針，其格式如下：delete<指針名>A*ptr=newA(5,6)；deleteptr；使用delete也可以用來刪除使用new創(chuàng)建的對象數(shù)組，其使用格式如下：delete[]指針名例子#include<iostream>#include<stdlib.h>usingnamespacestd;classCTest{public:CTest();~CTest();private:intm_nMember;};CTest::CTest(){m_nMember=100;cout<<“ConstrutorCTest"<<this<<en