C++模板和重载的简单理解

1. 说明

   • 角度

     • 从编译的角度介绍模板和重载.

   • 符号唯一

     • 默认的函数都是强符号,和global,除非显式指定.

2. C++重载

   • 重载概念

     • 函数参数不一样,函数名一样.

   • 编译器

     • 保证唯一

       • 可执行文件对于符号(函数或变量)解析,一般要求全局唯一.
       • 不能有两个一样的,否则就产生了二义性,二义性在程序中是不允许存在的.

     • 怎么做到的呢?

       • 回顾重载的亮点:函数参数不一样,函数名一样.
       • C++的编译器则是对符号进行了魔改.

     • 代码

       void show()
       {
       }
       void show(int a)
       {
           
       }
       int main()
       {
          show();
       }
       
       

       • 注意对比反编译后的结果。

     • 反编译结果

       • 编译:g++ -c test.cpp -fno-builtin

       [root@localhost cppcompile]# objdump -rd test.o
       
       test.o:     file format elf64-x86-64
       
       
       Disassembly of section .text:
       
       0000000000000000 <_Z4showv>:
         0:   55                      push   %rbp
         1:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
         4:   5d                      pop    %rbp
         5:   c3                      retq
       
       0000000000000006 <_Z4showi>:
         6:   55                      push   %rbp
         7:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
         a:   89 7d fc                mov    %edi,-0x4(%rbp)
         d:   5d                      pop    %rbp
         e:   c3                      retq
       
       000000000000000f <main>:
         f:   55                      push   %rbp
        10:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
        13:   e8 00 00 00 00          callq  18 <main+0x9>
                              14: R_X86_64_PC32       _Z4showv-0x4
        18:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
        1d:   5d                      pop    %rbp
        1e:   c3                      retq
       
       

       • 产生的符号被魔改了,show变成了_Z4showv和_Z4showi.
       • 分别对应void show(void)和void show(int).
       • _Z统一前缀,4表示函数名的实际长度.show原函数名.v表示类型.i表示对应i类型.

     • 注

       • 返回值类型不一样不算重载,因为编译器对返回值没有做处理.

     • 总结

       • 所以重载的概念就是对符号的魔改达到了符号唯一的区别.

3. 模板

   • 说明

     • 模板和重载类似.

   • 模板符号

     • 生成原则

       • 使用了则编译器生成一个对应的函数(实例化),生成由编译器完成.

     • 去重原则

       • section为单位去重.
       • section注:.data,.text,所谓的数据区,代码区之类.链接器负责去重.

   • 案例

     • 代码

       template <typename T>
       void show(T a)
       {
       }
       int main()
       {
          show<float>(1);
          show<int>(1);
       }
       
       

     • 反编译

       • 编译:g++ -c test.cpp -fno-builtin

       [root@localhost cppcompile]# objdump -rd test.o
       
       test.o:     file format elf64-x86-64
       
       
       Disassembly of section .text:
       
       0000000000000000 <main>:
         0:   55                      push   %rbp
         1:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
         4:   f3 0f 10 05 00 00 00    movss  0x0(%rip),%xmm0        # c <main+0xc>
         b:   00
                              8: R_X86_64_PC32        .rodata-0x4
         c:   e8 00 00 00 00          callq  11 <main+0x11>
                              d: R_X86_64_PC32        _Z4showIfEvT_-0x4
        11:   bf 01 00 00 00          mov    $0x1,%edi
        16:   e8 00 00 00 00          callq  1b <main+0x1b>
                              17: R_X86_64_PC32       _Z4showIiEvT_-0x4
        1b:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
        20:   5d                      pop    %rbp
        21:   c3                      retq
       
       Disassembly of section .text._Z4showIfEvT_:
       
       0000000000000000 <_Z4showIfEvT_>:
         0:   55                      push   %rbp
         1:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
         4:   f3 0f 11 45 fc          movss  %xmm0,-0x4(%rbp)
         9:   5d                      pop    %rbp
         a:   c3                      retq
       
       Disassembly of section .text._Z4showIiEvT_:
       
       0000000000000000 <_Z4showIiEvT_>:
         0:   55                      push   %rbp
         1:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
         4:   89 7d fc                mov    %edi,-0x4(%rbp)
         7:   5d                      pop    %rbp
         8:   c3                      retq
       
       

       • 这里的Disassembly of section .text._Z4showIiEvT_:说明是一个新的section,名字为.text._Z4showIiEvT_.
       • 这里只说明一个,另一个类比..text说明是代码区(函数基本都放在代码区).不过生成在什么区主要还是由编译器决定.不同的编译器可能不同.
       • .text._Z4showIiEvT_,这里是show<int>(1)这个实例化.
       • _Z同样的前缀,4长度,show实际函数,I统一格式,i表示int类型,Evt_统一格式.

     • 小结

       • 这里达成了符号唯一,但是不同分区,怎么分区合并呢?
       • 需要两个.o才能体现,涉及到了更多的内容,不介绍.

4. 小结

   • 参考书籍

     • 《程序员的自我修养》
     • 《linker and loader》

   • 拓展

     • namespace,class也差不多.
     • class对于虚表,有一些差异.