高質量C/C++程式設計指南總結（八）—— C++高階特性

墨小语發表於2024-07-18
C++程式設計

1. 成員函式過載特徵

  • 相同的範圍（在同一個類中）
  • 函式名稱相同
  • 引數不同
  • virtual 關鍵字可有可無

2. 覆蓋的特徵

  • 覆蓋是指派生類函式覆蓋基類函式，所以範圍不同（分別位於派生類和基類）
  • 函式名稱相同
  • 引數相同
  • 基類函式必須有 virtual 關鍵字

如下示例中，函式 Base::f（int）與 Base::f（float）相互過載，而 Base::g（void）被 Derived::g（void）覆蓋。

#include <iostream.h>
class Base
{
public:
    void f(int x){ cout << "Base::f(int) " << x << endl; }
    void f(float x){ cout << "Base::f(float) " << x << endl; }
    virtual void g(void){ cout << "Base::g(void)" << endl;}
};

class Derived : public Base
{
public:
    virtual void g(void){ cout << "Derived::g(void)" << endl;}
};

void main(void)
{
    Derived d;
    Base *pb = &d;
    pb->f(42); // Base::f(int) 42
    pb->f(3.14f); // Base::f(float) 3.14
    pb->g(); // Derived::g(void)
}

3. 隱藏規則

  • 如果派生類的函式與基類函式同名，但是引數不同。此時，無論有無 virtual 關鍵字，基類的函式都被隱藏。（主要與過載的區別，過載要在同一個類中）
  • 如果派生類的函式與基類函式同名，並且引數也相同，但是基類函式沒有 virtual 關鍵字。此時，基類的函式被隱藏。（注意與覆蓋的區別，覆蓋有 virtual 關鍵字）

如下示例中：

    • 函式 Derived::f(float)覆蓋了 Base::f(float)。
    • 函式 Derived::g(int)隱藏了 Base::g(float)，而不是過載。
    • 函式 Derived::h(float)隱藏了 Base::h(float)，而不是覆蓋。
#include <iostream.h>
class Base
{
public:
    virtual void f(float x){ cout << "Base::f(float) " << x << endl; }
    void g(float x){ cout << "Base::g(float) " << x << endl; }
    void h(float x){ cout << "Base::h(float) " << x << endl; }
};

class Derived : public Base
{
public:
    virtual void f(float x){ cout << "Derived::f(float) " << x << endl; }
    void g(int x){ cout << "Derived::g(int) " << x << endl; }
    void h(float x){ cout << "Derived::h(float) " << x << endl; }
};

4. 引數的預設值

  • 引數預設值只能出現在函式的宣告中，而不能出現在定義體中。
  • 如果函式有多個引數，引數只能從後向前挨個兒預設。
  • 不合理地使用引數的預設值將導致過載函式產生二義性。

5. 不能被過載的運算子

  • 不能改變 C++內部資料型別（如 int,float 等）的運算子。
  • 不能過載‘ .’，因為‘ .’在類中對任何成員都有意義，已經成為標準用法。
  • 不能過載目前 C++運算子集合中沒有的符號，如#,@,$等。原因有兩點，一是難以
    理解，二是難以確定優先順序。
  • 對已經存在的運算子進行過載時，不能改變優先順序規則，否則將引起混亂。

6. 函式內聯

1）內聯的工作過程：

對於任何行內函數，編譯器在符號表裡放入函式的宣告（包括名字、引數型別、返回值型別）。如果編譯器沒有發現行內函數存在錯誤，那麼該函式的程式碼也被放入符號表裡。在呼叫一個行內函數時，編譯器首先檢查呼叫是否正確（進行型別安全檢查，或者進行自動型別轉換，當然對所有的函式都一樣）。如果正確，行內函數的程式碼就會直接替換函式呼叫，於是省去了函式呼叫的開銷。這個過程與預處理有顯著的不同，因為前處理器不能進行型別安全檢查，或者進行自動型別轉換。假如行內函數是成員函式，物件的地址（ this）會被放在合適的地方，這也是前處理器辦不到的。

2）行內函數的程式設計風格

  • 關鍵字 inline 必須與函式定義體放在一起才能使函式成為內聯，僅將 inline 放在函式宣告前面不起任何作用。
  • 定義在類宣告之中的成員函式將自動地成為行內函數。

3）內聯的注意事項

    • 內聯是以程式碼膨脹（複製）為代價，僅僅省去了函式呼叫的開銷，從而提高函式的執行效率。如果執行函式體內程式碼的時間，相比於函式呼叫的開銷較大，那麼效率的收穫會很少。另一方面，每一處行內函數的呼叫都要複製程式碼，將使程式的總程式碼量增大，消耗更多的記憶體空間。
    • 以下情況不宜使用內聯：
      （ 1）如果函式體內的程式碼比較長，使用內聯將導致記憶體消耗代價較高。
      （ 2）如果函式體內出現迴圈，那麼執行函式體內程式碼的時間要比函式呼叫的開銷大。
    • 類的建構函式和解構函式容易讓人誤解成使用內聯更有效。要當心建構函式和解構函式可能會隱藏一些行為，如“偷偷地”執行了基類或成員物件的建構函式和解構函式。所以不要隨便地將建構函式和解構函式的定義體放在類宣告中。

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