往篇內容：

?C++學習筆記（一）
????????一、C++編譯階段※

????????二、入門案例解析?

????????三、命名空間詳解

????????四、C++程序結構

C++學習筆記（二）

????????五、函數基礎

??????? 六、標識符

????????七、數據類型

????????補充：二進制相關的概念

? ? ? ? ? ? ? ? ? sizeof 運算符簡介

????????補充：原碼、反碼和補碼

C++學習筆記（三）

????????補充：ASCII碼表

????????八、內存構成

?????????補充：變量

????????九、指針基礎?

?????? ?十、const關鍵字

????????十一、枚舉類型?

C++學習筆記（四）

????????十二、 類型轉換

????????十三、define指令?

???? ? ?十四、typedef關鍵字

???? ? ?十五、運算符

????????十六、 流程控制

C++學習筆記（六）

? ? ? ? 十七、數組

C++學習筆記（七）

? ? ? ? 十八、指針

目錄

?十九、函數進階

1、內聯函數

2、函數重載?

3、缺省函數

4、遞歸調用

?經典案例1：計算階乘！

案例2：斐波那契數列（Fibonacci Sequence）

案例3：漢諾塔（Tower of Hanoi）

補充：尾遞歸

案例1：尾遞歸階乘

案例2：尾遞歸斐波那契

二十、變量進階

1、作用域

1.1 局部變量

1.2?全局變量?

?2、存儲類型

🧩 2.1?auto

🧩 2.2?register

🧩 2.3?static

①局部靜態變量

?②全局靜態變量

3、鏈接屬性

4、內部函數

?

?十九、函數進階

1、內聯函數

????????在 C++ 中，內聯函數（inline function） 是一種優化機制，用來減少函數調用的開銷。通常情況下，函數調用會有一些運行時開銷：比如參數壓棧、跳轉到函數地址等。

????????為了提高效率，對于一些短小精悍、頻繁調用的函數，我們可以將其聲明為inline ，這樣編譯器就會嘗試將該函數的代碼直接插入到調用處，而不是進行常規的函數調用。

定義格式：

inline 返回類型 函數名(參數列表) {

// 函數體

}

作用與優點：

?與宏函數的區別（#define）

結論：在 C++ 中，應盡量避免使用宏函數，改用 inline 函數來替代！?

注意事項：

• 聲明和定義必須在一起，通常在頭文件中定義并實現
• 內聯函數的建議性的，不是強制性的，編譯時函數嵌入
• 內聯函數一般功能簡單，頻繁調用，代碼量5行以內
• 如果函數太復雜（例如包含循環、遞歸、靜態變量等），編譯器可能不會將其內聯
• 如果修改了內聯函數體里面內容，則必須要重新編譯鏈接才可以起作用

應用場景：

• 函數非常簡單（如取絕對值、加減乘除）
• 函數被頻繁調用（如類的 getter/setter 方法）
• 性能敏感區域（如游戲引擎、圖形庫）

2、函數重載?

????????C++中函數重載（Function Overloading） 是指在同一作用域中可以有多個同名函數，但它們的參數列表不同（參數個數或類型不同）。編譯器會根據調用時傳遞的參數來決定調用哪一個函數。

基本語法：

返回類型 函數名(參數列表1) { ... }

返回類型 函數名(參數列表2) { ... }

...

案例：

#include <iostream>
using namespace std;// 函數重載示例
int add(int a, int b) {return a + b;
}double add(double a, double b) {return a + b;
}int add(int a, int b, int c) {return a + b + c;
}int main() {cout << "add(3, 4) = " << add(3, 4) << endl;       // 調用第一個add函數cout << "add(3.5, 4.2) = " << add(3.5, 4.2) << endl; // 調用第二個add函數cout << "add(1, 2, 3) = " << add(1, 2, 3) << endl;   // 調用第三個add函數return 0;
} 

編譯器判斷函數是否構成重載的因素?

返回值類型不同就不可重載嗎？

? ? ? ? 答：是的，僅返回值類型不同不能構成函數重載。函數重載的核心是參數列表必須不同（參數數量、類型或順序不同），而返回值類型不參與重載的判斷。

為什么？

????????因為 C++ 編譯器根據調用時提供的參數來決定調用哪個重載函數，而不是根據返回值類型。例如：

add(3, 4); // 編譯器如何知道該調用 int 還是 double 版本？

此時編譯器無法通過返回值類型區分，因此會報錯。

總結

情況	示例	是否重載？
參數列表相同，僅返回值不同	int add(int, int) double add(int, int)	? 不構成重載（編譯錯誤）
參數列表不同，返回值可相同或不同	int add(int, int) double add(double, double)	? 構成重載

?底層機制

函數重載是靜態多態的一種形式，也稱為編譯時多態（后續會討論）。它是由編譯器在編譯階段完成的：

• 編譯器根據函數名和參數列表生成不同的內部符號（name mangling）
• 在鏈接階段，鏈接器會找到正確的函數地址

例如，兩個重載函數：

3、缺省函數

基本語法：?

返回類型 函數名(參數類型 參數名 = 默認值, ...) {

// 函數體

}

案例：

#include<iostream>
using namespace std;void greet(string name="Guest")
{cout<<"Hello,"<<name<<"!"<<endl;
}int main()
{greet();//使用默認參數greet("Alice");//傳遞參數return 0;
}//輸出：Hello,Guest   Hello,Alice

• 缺省參數必須放在參數列表的最后面
• 也就是說：一旦某個參數有默認值，它后面的所有參數也必須有默認值

//正確寫法

void func(int a, int b = 10, int c = 20);

//錯誤寫法

void func(int a = 5, int b, int c); // 錯誤：a 之后的參數沒有默認值

缺省參數作用域與可見性：

• 缺省參數通常在函數聲明中給出（頭文件中）

• 函數定義中不再重復指定缺省值

• 如果在定義中給缺省值，在聲明中就不應該再給（否則會沖突）

?注意：當函數即作為重載函數，又有默認參數時，注意不要產生二義性。

?錯誤案例：

#include <iostream>
using namespace std;// 函數1：帶缺省參數的版本
void display(int a, int b = 10) {cout << "display(" << a << ", " << b << ")" << endl;
}// 函數2：單參數版本（與函數1沖突）
void display(int a) {cout << "display(" << a << ")" << endl;
}int main() {display(5); // 編譯錯誤：二義性調用return 0;
}    

?經典案例1：計算階乘！

#include <iostream>
using namespace std;
int factorial(int n) {if (n == 0 || n == 1) { // 遞歸終止條件return 1;}return n * factorial(n - 1); // 遞歸調用
}
int main() {int num;cout << "請輸入一個整數：";cin >> num;cout << num << "! = " << factorial(num) << endl;return 0;
}

案例2：斐波那契數列（Fibonacci Sequence）

#include <iostream>
using namespace std;int fibonacci(int n) {if (n == 0) return 0;if (n == 1) return 1;return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
}int main() {int n;cout << "請輸入斐波那契數列的項數：";cin >> n;for (int i = 0; i < n; ++i)cout << fibonacci(i) << " ";cout << endl;return 0;
}

案例3：漢諾塔（Tower of Hanoi）

#include <iostream>
using namespace std;/*** 漢諾塔問題解決方案* 將n個盤子從source柱子，借助auxiliary柱子，移動到target柱子* @param n 盤子數量* @param source 源柱子* @param auxiliary 輔助柱子* @param target 目標柱子*/
void hanoi(int n, char source, char auxiliary, char target) {if (n == 1) {cout << "Move disk 1 from " << source << " to " << target << endl;return;}// 步驟1：將n-1個盤子從源柱子移動到輔助柱子hanoi(n - 1, source, target, auxiliary);// 步驟2：將最大的盤子從源柱子移動到目標柱子cout << "Move disk " << n << " from " << source << " to " << target << endl;// 步驟3：將n-1個盤子從輔助柱子移動到目標柱子hanoi(n - 1, auxiliary, source, target);
}int main() {int n;cout << "請輸入漢諾塔的盤子數量：";cin >> n;hanoi(n, 'A', 'B', 'C');return 0;
}  

遞歸優缺點

? 優點：

• 代碼簡潔清晰；
• 更符合某些問題的自然邏輯；
• 易于實現復雜的數據結構操作（如樹、圖等）；

?2種遞歸對比：

?

注意：

• 并非所有遞歸都可以寫成尾遞歸
• 不同編譯器對尾遞歸優化的支持程度不同
• 使用 -O2 或 -O3 編譯選項可以啟用尾遞歸優化

二十、變量進階

1、作用域

• 文件作用域
  也稱為全局作用域，在任何函數、類或命名空間之外聲明的變量具有文件作用域

?void func(int param); // param 在這里是函數原型作用域

• 函數作用域
  goto 標簽是唯一具有函數作用域的實體，意味著標簽名稱在整個函數體內都是有效的，

void func() {

????????goto label;

????????label: //標簽可以放置在函數內的任何位置，但必須在函數范圍內使用

????????cout << "Jumped to label" << endl;

}

• 類作用域（Class Scope）
  成員變量和函數屬于其類的作用域，后續類和對象再討論！
  • 命名空間作用域（Namespace Scope）
    命名空間內的名字具有命名空間作用域，例如：

    namespace MySpace {

    ? ? int var = 10;

    }

    int main() {

    ? ? cout << MySpace::var << endl; // 使用命名空間限定符訪問變量

    }

?

1.1 局部變量

????????在一個函數內部定義的變量是內部變量，它只在本函數范圍內有效。也就是說只有在本函數內才能使用它們，在此函數以外是不能使用這些變量的。

????????同樣，在復合語句中定義的變量只在本復合語句范圍內有效。

上面兩種都稱為局部變量 (local variable)。具體可見下圖：

?注意：函數聲明和函數定義中的形式參數，相互獨立！

1.2?全局變量?

????????在函數內定義的變量是局部變量，而在函數之外定義的變量是外部變量，稱為 全局變量 (global variable,也稱全程變量)。全局變量的有效范圍為從定義變量的位置開始到本源文件結束。

?2、存儲類型

????????在 C++ 中，存儲類型（Storage Class）決定了變量的生命周期、可見性（作用域）以及是否可以被初始化等特性。C++ 中主要有4種存儲類型： auto 、register 、 static 和 extern 。每種存儲類型都有其特定的應用場景和特點。

?存儲類型：存儲變量值的內存類型
?決定了變量的創建時間、銷毀時間、值的生命周期
?普通內存、運行時堆棧、硬件寄存器

?存儲類型：

• 靜態變量：代碼塊之外或則代碼塊內部并用?static?修飾

• 自動變量：代碼塊內部并且不使用?static

• 寄存器變量：使用?register?修飾的自動變量

?生命周期并不等同于存儲類型

?初始化

• 靜態變量有默認初始化值?0

• 自動變量沒有默認初始化

🧩 2.1?auto

• 默認存儲類型：對于局部變量，默認即為 auto 類型。
• 作用域與生命周期：具有塊作用域（Block Scope），從聲明點開始直到包含它的最內層代碼塊結束；生命周期從進入作用域時開始，離開作用域時結束。
• 使用情況：自 C++11 起， auto 關鍵字更多地用于自動類型推導，而不是傳統的存儲類型指定。

void autoExample() {

auto x = 5; // 自動類型推導，x 是 int 類型

}

🧩 2.2?register

• 意圖優化：建議編譯器將變量存儲在寄存器中以提高訪問速度，但現代編譯器通常會自動進行這種優化，因此很少顯式使用 register
• 寄存器變量：為提高執行效率， C++允許將局部變量的值放在CPU中的寄存器中，需要用時直接從寄存器取出參加運算，不必再到內存中去存取。

?

🧩 2.3?static

①局部靜態變量

在函數內使用 static 修飾變量時，其存儲類型會由棧空間修改為數據區（初始化或未初始化）。它只會在第一次執行到它的初始化語句時初始化一次，并且它的值會保留直到程序結束，即使函數多次被調用也不會重新初始化。

#include <iostream>
using namespace std;int f(int a) {auto b = 0;// 只初始化一次，存儲在初始化數據區，函數幀銷毀，c 不會銷毀static int c = 3; b = b + 1;  // 每次調用 b 重新從 0 加 1c = c + 1;  // c 靜態變量，值持續累加，依次為 4、5、6 return a + b + c;
}int main() {int a = 2;// 調用 3 次 f 函數for (int i = 0; i < 3; i++) {// 第一次：2 + 1 + 4 = 7// 第二次：2 + 1 + 5 = 8// 第三次：2 + 1 + 6 = 9 cout << f(a) << " "; }cout << endl;return 0;
}

?②全局靜態變量

????????在程序設計中希望某些外部變量只限于被本文件引用，而不能被其他文件 引用。這時可以在定義外部變量時加一個 static聲明。

總結：

3、鏈接屬性

• 標識符的鏈接屬性（linkage）用于決定如何處理在不同文件中出現的標識符，主要有?external、internal、none?三種 。

三種鏈接屬性具體說明

1. None（無鏈接屬性）：帶有這種鏈接屬性的標識符，總是被當作單獨的個體，各聲明相互獨立，不關聯其他位置的同名標識符 。

2. Internal（內部鏈接屬性）：在同一個源文件內，所有對該標識符的聲明都指向同一個實體；但在不同源文件中，同名標識符的聲明會被視為不同實體，相互獨立 。

3. External（外部鏈接屬性）：無論標識符被聲明多少次、分布在幾個源文件中，都表示同一個實體，可跨源文件關聯使用 。

• 鏈接屬性：聲明一個變量或函數，告訴編譯器該標識符是在其他地方定義的
• 用途：主要用于多文件編程中，允許在一個文件中引用另一個文件中定義的全局變量或函數

// file1.cpp

int globalVar = 10;

// file2.cpp

extern int globalVar; // 聲明 globalVar 存在于其他文件中

• 函數聲明：通常省略 extern ，因為它是函數聲明的默認存儲類型?

4、內部函數

如果一個函數只能被本文件中其他函數所調用，它稱為內部函數，在定義函數時用 static 修飾。

格式： static 返回值類型 函數名(形參列表); 如： static int fun(int a, int b); 內部函數也稱為靜態(static)函數。

如果在不同的文件中有同名的內部函數，互不干擾。

static關鍵字總結

• ?static 用于函數定義或則用于代碼塊之外的變量聲明時，static 關鍵字用于修改標識符的鏈接屬性，從 external 修改為 internal。修改標識符的存儲類型和作用域。

• static 用于代碼塊內部的變量聲明時，static 用于修改變量的存儲類型，從自動變量修改為靜態變量。變量的鏈接屬性和作用域不受影響。