C++中函数重载分析

1 重载的概念

重载(Overload)： 同一个标识符在不同的上下文有不同的意义。
如：

• “洗”和不同的词汇搭配有不同的含义：洗衣服、洗脑、洗脸、洗车、洗马桶……
• “play”和不同的单词搭配有不同的含义：play chess, play pinao, play basketball……

思考：重载在自然语言中是随处可见的，那么程序设计中是否也有重载呢？
函数重载。

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2 C++中的函数重载

2.1 函数重载的基本概念

函数重载（Function Overload）：

• 用同一个函数定义不同的函数。
• 当函数名和不同的参数搭配时函数的含义不同。

2.2 函数重载的条件

函数重载至少满足下面的一个条件 ：

• 参数个数不同；
• 参数类型不同；
• 参数顺序不同。

上面的两个函数可以构成重载函数。

2.3 函数默认遇上函数重载

当函数默认参数遇上函数重载会发生什么？

函数默认参数VS函数重载：

#include <stdio.h>

int func(int a, int b, int c = 0)
{
    return a * b * c;
}

int func(int a, int b)
{
    return a + b;
}   //构成了重载的关系


int main(int argc, char *argv[])
{
    int c = func(1, 2);//error: call of overloaded ‘func(int, int)’ is ambiguous（模糊的）

    return 0;
}

2.4 编译器调用重载函数的准则

规则如下：

• 将所有同名函数作为候选者；
• 尝试寻找可行的候选参数:
  • 精确匹配实参；
  • 通过默认参数能够匹配实参；
  • 通过默认类型转换匹配实参。

匹配失败：

• 最终寻找到的候选函数不唯一，则出现二义性，编译失败。
• 无法匹配所有候选者，函数未定义，编译失败。

说明：如果能够精确匹配实参（包含默认参数），那么就不会再去尝试通过类型转换匹配实参。这里是需要注意的地方！

函数重载的注意事项：

• 重载函数在本质上是相互独立的不同函数；
• 重载函数的函数类型不同；
• 函数返回值不能作为函数重载的依据；
• 函数重载是由函数名和参数列表决定的。
• 函数重载必然发生在同一个作用域中。

编程实验：函数重载的本质

#include <stdio.h>

int add(int a, int b)  // int(int, int)
{
    return a + b;
}

int add(int a, int b, int c) // int(int, int, int)
{
    return a + b + c;
}

int main()
{
    printf("%p\n", (int(*)(int, int))add);
    printf("%p\n", (int(*)(int, int, int))add);

    return 0;
}
// 查看编译中间文件符号表的工具：vs命令行：DUMPBIN /symbols pathname(xx.obj)

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3 重载与指针

3.1 函数重载与函数指针

下面的函数指针将保存哪个函数的地址？

注意：
void fun(int a, int b = 123);

void (*p)(int a) = fun;

//如上直接编译错误（VS中）

函数重载遇上函数指针：
将重载函数名赋值给函数指针时：

• 根据重载规则挑选与函数指针参数列表一致的候选者。
• 严格匹配候选者的函数类型与函数指针的函数类型。

注意：不会跟默认参数扯上关系。

还需要注意以下几点：

• 函数重载必然发生在同一个作用域中；
• 编译器需要用参数列表或函数类型进行函数选择；
• 无法直接通过函数名得到重载函数的入口地址。

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4 类中的函数重载

4.1 类中的重载

类中的成员函数可以进行重载：

• 构造函数的重载。
• 普通成员函数的重载。
• 静态成员函数的重载。

问题：全局函数、普通成员函数以及静态成员函数之间是否可以构成重载？

为了回答这个问题，我们有必要把函数重载的本质再拿出来：

1. 重载函数的本质为多个不同的函数。
2. 函数名和参数列表是唯一的标识。
3. 函数重载必须发生在同一个作用域中。

所以上面的答案是：由于不在同一个作用域，所以全局函数和类中的普通成员函数、静态成员函数之间不构成重载。而普通的成员函数和静态成员函数之间可以构成重载。

示例代码：

#include <stdio.h>

class Test
{
    int i;
public:
    Test()
    {
        printf("Test::Test()\n");
        this->i = 0;
    }
    
    Test(int i)
    {
        printf("Test::Test(int i)\n");
        this->i = i;
    }
    
    Test(const Test& obj)
    {
        printf("Test(const Test& obj)\n");
        this->i = obj.i;
    }
    
    static void func()
    {
        printf("void Test::func()\n");
    }
    
    void func(int i)
    {
        printf("void Test::func(int i), i = %d\n", i);
    }
    
    int getI()
    {
        return i;
    }
};

void func()
{
    printf("void func()\n");
}

void func(int i)
{
    printf("void func(int i), i = %d\n", i);
}

int main()
{
    func();
    func(1);
    
    Test t;        // Test::Test()
    Test t1(1);    // Test::Test(int i)
    Test t2(t1);   // Test(const Test& obj)
    
    func();        // void func()
    Test::func();  // void Test::func()
    
    func(2);       // void func(int i), i = 2;
    t1.func(2);    // void Test::func(int i), i = 2
    t1.func();     // void Test::func()
    
    return 0;
}

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5 重载的深度意义

5.1 重载的意义

意义如下：

• 通过函数名对函数功能进行提示。
• 通过参数列表对函数用法进行提示。
• 扩展系统中已经存在的函数功能。

重载的意义分析：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

char* strcpy(char* buf, const char* str, unsigned int n)
{
    return strncpy(buf, str, n);
}

int main()
{
    const char* s = "D.T.Software";
    char buf[8] = {0};
    
    //strcpy(buf, s);
    strcpy(buf, s, sizeof(buf)-1);
    
    printf("%s\n", buf);
    
    return 0;
}

重载能够扩展系统中已经存在的函数功能，重载也能够扩展更多的功能，操作符重载就是最重要的功能之一！

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参考资料：

1. C++深度解析教程