C++系列（九）：C++函数三大杀器 --- 默认参数×占位符×重载 - 解锁高性能代码的终极奥义

引言

在C++的编程范式中，函数不仅是代码复用的基本单元，更是抽象复杂性的核心工具。默认参数、占位参数和函数重载三大特性，共同构成了函数式抽象的"三位一体"：

默认参数是接口设计的润滑剂，它通过参数预设值消除冗余调用，将"通用配置"内化于函数签名。当开发者面对高频次调用的API时，默认参数能显著减少代码噪音，使核心逻辑浮出水面。

占位参数则展现了语言的预留智慧。这个看似无用的语法结构，实质是系统演进的战略支点——为未来扩展预留接口，为运算符重载提供技术锚点，在保持兼容性的同时为变革埋下伏笔。

函数重载堪称静态多态的典范。它允许同名函数承载不同语义，编译器通过参数列表的"函数指纹"进行精准路由。这种"一名多用"的哲学，既符合人类思维的自然模式，又通过编译时多态避免了运行时开销。

三者共同指向C++的核心设计哲学：在零开销抽象的原则下，赋予开发者精确控制与表达自由。它们如同函数世界的三原色，通过不同比例的调配，既能绘制简洁优雅的接口，也能构建复杂精密的系统架构。

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正 文

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一、函数默认参数

1.1 默认参数的概念

在C++中，函数参数可以设置默认值。当调用函数时未提供实参，则使用该默认值。这使得函数调用更加灵活，减少冗余代码。

// 基本语法
返回值类型 函数名(参数类型 参数名 = 默认值) {
    // 函数体
}

1.2 默认参数规则详解

1. 默认参数必须从右向左连续设置

   // 正确示例
   void draw(int x, int y = 0, int color = 1);
   
   // 错误示例：非连续默认参数
   void print(int a = 10, int b, int c = 20); // 编译错误
   

2. 声明和定义分离时

   • 默认参数只能在函数声明中指定
   • 函数定义中不可重复指定默认值

   // 头文件声明
   int calculate(int principal, double rate = 0.05, int years = 10);
   
   // 源文件定义
   int calculate(int principal, double rate, int years) {
       return principal * pow(1 + rate, years);
   }
   

3. 默认值可以是表达式

   const double PI = 3.1415926;
   double circleArea(double radius, double pi = PI) {
       return pi * radius * radius;
   }
   

1.3 默认参数应用场景

// 创建用户函数
void createUser(string name, string email, bool isAdmin = false) {
    cout << "创建用户: " << name 
         << " (" << email << ")"
         << (isAdmin ? " [管理员]" : "") << endl;
}

int main() {
    createUser("张三", "[email protected]"); // 普通用户
    createUser("李四", "[email protected]", true); // 管理员
    
    // 计算5年后本金
    cout << "10000元投资回报: " 
         << calculate(10000) << endl;
         
    // 计算半径为5的圆面积
    cout << "圆面积: " 
         << circleArea(5) << endl;
}

二、函数占位参数

2.1 占位参数的概念

占位参数是指只有类型声明而无参数名的函数参数。调用时需传递对应类型实参，但在函数内部无法使用该参数。

// 基本语法
返回值类型 函数名(数据类型) {
    // 函数体
}

2.2 占位参数的应用场景

1. 预留扩展接口

   void setup(int config, int) { // 占位参数
       cout << "使用配置: " << config << endl;
   }
   

2. 运算符重载区分

   // 前缀自增
   Counter& operator++() {
       count++;
       return *this;
   }
   
   // 后缀自增（使用占位参数）
   Counter operator++(int) {
       Counter temp = *this;
       count++;
       return temp;
   }
   

3. 兼容旧接口

   // 旧API：void oldFunc(int, int)
   void newFunc(int value, int = 0) {
       // 新实现兼容旧调用
   }
   

2.3 带默认值的占位参数

void logEvent(string message, int = 0) {
    cout << "[LOG] " << message << endl;
}

int main() {
    setup(100, 0); // 必须传递两个参数
    
    Counter c;
    ++c;    // 前缀自增
    c++;    // 后缀自增（使用占位参数）
    
    logEvent("系统启动"); // 使用默认占位值
}

三、函数重载

3.1 函数重载基础

3.1.1 重载条件

在相同作用域下，满足以下任一条件可重载函数：

1. 参数类型不同

   void display(int num) { /*...*/ }
   void display(double num) { /*...*/ }
   

2. 参数个数不同

   void show() { /*...*/ }
   void show(string text) { /*...*/ }
   

3. 参数顺序不同（类型需不同）

   void create(int a, double b) { /*...*/ }
   void create(double a, int b) { /*...*/ }
   

3.1.2 无效重载情况

// 错误：仅返回值不同
int parse(string s) { /*...*/ }
double parse(string s) { /*...*/ } // 编译错误

// 错误：参数名不同不算重载
void draw(int width, int height) { /*...*/ }
void draw(int w, int h) { /*...*/ } // 重复定义

3.2 函数重载解析机制

3.2.1 编译器匹配优先级

1. 精确匹配
2. 类型提升匹配（如 char → int）
3. 标准转换匹配（如 int → double）
4. 用户定义转换

void process(short s) { cout << "short\n"; }
void process(float f) { cout << "float\n"; }

int main() {
    char c = 'A';
    process(c);   // 匹配short（类型提升）
    
    int i = 100;
    process(i);   // 匹配short（标准转换）
    
    double d = 3.14;
    process(d);   // 匹配float（标准转换）
}

3.2.2 引用类型重载

void authenticate(string& name) {
    cout << "验证用户: " << name << endl;
}

void authenticate(const string& name) {
    cout << "验证临时用户: " << name << endl;
}

int main() {
    string user = "Alice";
    authenticate(user);       // 调用非常量版本
    
    authenticate("Guest");   // 调用常量版本
}

3.3 重载中的注意事项

3.3.1 默认参数与重载冲突

void render(int width, int height = 480) {
    cout << "分辨率: " << width << "×" << height << endl;
}

void render(int width) {
    cout << "仅宽度模式: " << width << endl;
}

int main() {
    // render(1920); // 错误：歧义调用
    render(1920, 1080); // 正确：调用第一个函数
}

3.3.2 常量性导致的重载

class Logger {
public:
    void log(string msg) { 
        cout << "[INFO] " << msg << endl; 
    }
    
    void log(string msg) const { // const重载
        cout << "[CONST] " << msg << endl;
    }
};

int main() {
    Logger logger;
    const Logger constLogger;
    
    logger.log("普通对象");      // 调用非常量版本
    constLogger.log("常量对象"); // 调用常量版本
}

3.4 重载综合应用示例

class Calculator {
public:
    // 整数加法
    int add(int a, int b) {
        cout << "整数加法: ";
        return a + b;
    }
    
    // 浮点数加法
    double add(double a, double b) {
        cout << "浮点数加法: ";
        return a + b;
    }
    
    // 三个数相加
    int add(int a, int b, int c) {
        cout << "三个整数加法: ";
        return a + b + c;
    }
    
    // 字符串连接
    string add(string a, string b) {
        cout << "字符串连接: ";
        return a + b;
    }
};

int main() {
    Calculator calc;
    
    cout << calc.add(5, 3) << endl;
    cout << calc.add(2.5, 3.7) << endl;
    cout << calc.add(1, 2, 3) << endl;
    cout << calc.add("Hello", " World") << endl;
}

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结 束 语

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