C++ 入门：输入输出、缺省参数与函数重载详解

这种设计让 IO 操作更符合直觉。由于运算符返回流对象本身，支持链式调用：

std::cout << "姓名：" << "张三" << "，年龄：" << 25 << std::endl;

底层原理是每次 << 操作返回 ostream&，使得后续操作可直接作用于同一流对象。

1.4 换行与缓冲区：endl 的应用

初学者常误以为 endl 仅是换行符。实际上，它还强制刷新输出缓冲区，将数据立即写入设备。

// 仅换行，不刷新缓冲区，性能更优
std::cout << "Hello\n";
// 换行 + 刷新缓冲区，适用于调试日志等需立即输出的场景
std::cout << "Hello" << std::endl;

频繁使用 endl 会导致性能下降。在高敏感场景中，优先使用 \n，仅在需要立即输出时使用 endl。

1.5 C++ IO 的核心优势

1.5.1 自动识别类型

C++ IO 流通过重载实现了自动类型识别，避免了 C 语言中格式符与变量类型不匹配的未定义行为。

int num = 42;
double pi = 3.14;
std::string name = "C++";
std::cout << num << " " << pi << " " << name << std::endl; // 输出：42 3.14 C++

1.5.2 自定义类型支持

通过重载 << 和 >> 运算符，可以让自定义类像内置类型一样参与 IO 操作：

#include <iostream>
struct Point { int x, y; };

// 重载<<运算符
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Point& p) {
    return os << "(" << p.x << ", " << p.y << ")";
}

int main() {
    Point p{10, 20};
    std::cout << "点的坐标：" << p << std::endl;
    return 0;
}

1.6 面向对象的设计思想

C++ IO 流深度融合了面向对象思想：

• 继承体系：istream 和 ostream 作为基类，派生出文件流 (fstream)、字符串流 (sstream) 等子类。
• 多态与重载：实现不同类型数据的 IO 适配。
• 封装性：底层缓冲区管理被封装，开发者只需关注高层接口。

1.7 提高输入输出效率

若需提升 IO 性能至接近 C 语言水平，可在代码开头添加以下配置：

ios_base::sync_with_stdio(false);
cin.tie(nullptr);
cout.tie(nullptr);

二、C++ 的缺省参数

2.1 定义及基本用法

缺省参数允许在声明或定义函数时为参数指定默认值。调用时若未传实参则使用默认值。

#include<iostream>
void Func(int a = 10) {
    std::cout << a;
}

int main() {
    Func(); // 输出 10
    return 0;
}

2.2 全缺省与半缺省

2.2.1 全缺省

所有参数均设置默认值。调用时可传全部、部分或不传参数。

void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30) {
    std::cout << a << " " << b << " " << c << std::endl;
}

int main() {
    Func();      // 10 20 30
    Func(1);     // 1 20 30
    Func(1, 2);  // 1 2 30
    return 0;
}

规则： 只能从左向右依次传值，不能跳跃传参。例如无法直接跳过中间参数只传第一个和第三个。

2.2.2 半缺省

部分参数设置默认值，规定必须从右往左依次缺省，不可间隔跳跃。

// 错误示例：void Func(int a = 10, int b, int c = 20)
void Func(int a, int b = 20, int c = 10) {
    std::cout << a << " " << b << " " << c << std::endl;
}

int main() {
    Func(1); // 输出 1 20 10
    return 0;
}

注意： 函数声明和定义分离时，缺省参数只能在声明中给出，不能在两者同时出现。

三、C++ 的函数重载

3.1 函数重载的定义

C++ 支持在同一作用域中出现同名函数，但要求形参不同（个数或类型）。这解决了 C 语言中同名函数命名冲突的问题。

#include<iostream>

// 参数类型不同
int add(int a, int b) {
    std::cout << "int (a+b) " << a + b << std::endl;
    return a + b;
}

double add(double a, double b) {
    std::cout << "double (a + b) " << a + b << std::endl;
    return a + b;
}

// 参数个数不同
int add2(int a, int b, int c) {
    std::cout << "int (a + b + c) " << a + b + c << std::endl;
    return a + b + c;
}

int add2(int a, int b, int c, int d) {
    std::cout << "int (a + b + c + d) " << a + b + c + d << std::endl;
    return a + b + c + d;
}

int main() {
    int a = 10, b = 20;
    double a2 = 1.2, b2 = 2.2;
    add(a, b);
    add(a2, b2);
    return 0;
}

关键点： 返回值的不同不能作为重载条件，因为编译器无法区分调用哪个函数。

// 错误示例：仅返回值不同
int fxx() { return 0; }
void fxx() { }

此外，需注意缺省参数可能导致的歧义，例如一个带缺省参数的函数和一个无参的同名函数可能产生冲突。