C++深入浅出讲解函数重载
作者：格式化、、
前言
自然语言中，一个词可以有多重含义，人们可以通过上下文来判断该词真实的含义，即该词被重载了。
比如：以前有一个笑话，国有两个体育项目大家根本不用看，也不用担心。一个是乒乓球，一个是男足。前者是“谁也赢不了！”，后者是“谁也赢不了！”
函数重载
1.1 函数重载的概念
函数重载：
- 它是函数的一种特殊情况，C++允许在同一作用域中同一作用域中声明几个功能类似的同名函数
- 函数重载的关键是函数的参数列表，也称为“函数特征标”
- 这些同名函数的形参列表(参数个数、类型和顺序(不同类型的顺序))必须不同，常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题
- 函数重载也是多态的一种，多态指的是“有多种形式”
//C语言不支持重载，C++支持重载
int Add(int left, int right)
{
return left+right;
}
double Add(double left, double right)
{
return left+right;
}
int Add(int left, double right)
{
return left+right;
}
int Add(double left, int right)
{
return left+right;
}
int main()
{
Add(10, 20);
Add(10.0, 20.0);
Add(10, 20.0);
Add(10.0, 20.0)
return 0;
}下面两个函数属于函数重载吗？
short Add(short left, short right)
{
return left+right;
}
int Add(short left, short right)
{
return left+right;
}
int main()
{
Add(10, 20);
Add(10, 20);
return 0;
}
代码解析：
- 上述代码中的两个函数不属于函数重载
- 因为重载的形参列表(参数个数、类型和顺序)必须不同
- 函数重载与函数返回值的类型无关，并且在函数调用时，也是无法识别它的
1.2 函数重载的意义
意义：
在C语言中，想要定义多个不同类型交换数据的子函数，需要不同的函数名来命名，比如SweapA、SweapB…等等
void SweapA(int *pa, int *pb)
{
int temp = *pa;
*pa = *pb;
*pb = temp;
}
void SweapB(double *pa, double *pb)
{
double temp = *pa;
*pa = *pb;
*pb = temp;
}
int main()
{
int a = 10, b = 20;
double c = 10.0, d = 20.0;
SweapA(&a, &b);
SweapB(&c), &d);
return 0;
}
- 但是，在C++中，通过函数重载，只需要命名一次就可以了
- 虽然跟C语言一样要重复定义函数，但是后面会学到函数模板后，可以很好的解决这个重复定义问题
void Sweap(int *pa, int *pb)
{
int temp = *pa;
*pa = *pb;
*pb = temp;
}
void Sweap(double *pa, double *pb)
{
double temp = *pa;
*pa = *pb;
*pb = temp;
}
int main()
{
int a = 10, b = 20;
double c = 10.0, d = 20.0;
Sweap(&a, &b);
Sweap(&c), &d);
return 0;
}
1.3 名字修饰(name Mangling)
名字修饰(name Mangling)：
- C++为了跟踪每一个重载函数，它都会给这些函数指定一个私密身份
- 使用C++编译器编写函数重载程序时，C++编译器将执行一些奇特的操作 — — ---名称修饰 或 名称矫正
- 它根据函数原型中指定的形参对每个函数名进行加密
- 对参数数目和类型进行编码，添加的一组符号符合随函数形参列表而异，修饰时使用的约定（函数名）随编译器而异
为什么C++支持重载，而C语言不支持呢？
- 在C/C++中，一个程序要运行起来，需要经历以下几个阶段：预处理、编译、汇编、链接
- 预处理（.i）：文件展开、宏替换、条件编译、去注释
- 编译（.s）：检查语法是否正确，生成汇编代码
- 汇编（.o）：将汇编代码转化成二进制的机器码
- 链接（a.out）：生成符号表，找调用函数的地址，链接匹配，合并到一起
- 实际我们的项目通常是由多个头文件和多个源文件构成，当前a.cpp中调用了b.cpp中定义的Add函数
- 在编译后链接前的处理阶段，a.o的目标文件中没有Add的函数地址，因为Add是在b.cpp中定义的，所以Add的地址在b.o中。那么怎么办呢？
- 链接器看到a.o调用Add，但是没有Add的地址，就会到b.o的符号表中找Add的地址，然后链接到一起
- 链接时，面对Add函数，链接器会使用哪个名字去找呢？这里每个编译器都有自己的函数名修饰规则
在Linux下使用gcc和g++编译器演示函数名被修饰后的名字
采用C语言编译器编译后结果（反汇编）
结论：在Linux下，采用gcc编译完成后，函数名字的修饰没有发生改变
采用C++编译器编译后结果（反汇编）
结论：在Linux下，采用g++编译完成后，函数名字的修饰发生改变，编译器将函数参数类型信息添加到修改后的名字中
总结
gcc的函数修饰后名字不变。而g++的函数修饰后变成（_Z+函数长度+函数名+类型首字母）
C语言没办法支持重载，因为同名函数没办法区分。而C++是通过函数修饰规则来区分，只要参数不同，修饰出来的名字就不一样，就支持了重载
Windows下名字修饰规则
结论：对比Linux会发现，windows下C++编译器对函数名字修饰非常奇怪，但道理都是一样的
扩展学习：C/C++函数调用约定和名字修饰规则
接下来，再演示一个例子
f.h
#include <stdio.h>void f(int a, double b);
void f(double b, int a);f.cpp
#include "f.h"void f(int a, double b);
{
printf("%d %lf\n", a, b)
}void f(double b, int a);
{
printf("%lf %d\n", b, a)
}
Test.cpp
#include "f.h"int main()
{
f(1, 2.222);
f(2.222, 1);
return 0;
}
编译后，生成汇编指令；链接时，生成符号表
Linux下g++（C++）编译器的命名：
Linux下gcc（C）编译器的命名：
1.4 extern "C"
- 有时候在C++工程中可能需要将某些函数按照C的风格来编译
- 但是，大多数情况下是C工程需要将某些函数按照C++的风格来编译
- C可以调用CPP的静态/动态库，而CPP也可以调用C的静态/动态库
- extern “C”是告诉编译器，它所声明的函数，是C的库，要用C的链接方式去调用静态库或动态库
那么CPP是怎么调用C中的静态/动态库呢？（vs2022演示）
首先，我们用C来生成一个静态库或动态库
Test.h
#include <stdio.h>
void PrintArray(int* p, int n); //显示数组内容
void InsertSort(int* p, int n); //插入排序
Test.C
#include "Test.h"
void InsertSort(int* p, int n)
{
for (int i = 0; i < n - 1; ++i)
{
int end = i;
int tmp = p[end + 1];
while (end >= 0)
{
if (tmp < p[end])
{
p[end + 1] = p[end];
--end;
}
else
{
break;
}
}
p[end + 1] = tmp;
}
}配置类型改成静态库后，生成解决方案，就得到后缀.lib文件了
在CPP项目中添加新的库目录（这个库是你生成的静态库的路径）
增加新的依赖项（依赖项为生成静态库的文件名+后缀"Test.lib"）
做完这些准备后，我们来进行编译程序
- 编译后我们发现链接阶段时出现了错误
- 原因是：C++调用C时，它们之间的函数命名规则（名称修饰）不同
- 我们需要C++中的extern "C"来解决
- extern “C”是告诉编译器，它所声明的函数，是C的库，要用C的链接方式去调用静态库或动态库
extern "C"
{
//"../"是在当前目录的上一个目录中找文件
#include "../../Test/Test/Test.h"
}
#include <iostream>
using namespace std;
void TestInsertSort()
{
int Array[] = { 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0 };
InsertSort(Array, sizeof(Array) / sizeof(Array[0]));
for (int i = 0; i < 10; ++i)
cout << Array[i] << " ";
cout << " " << endl;
}
int main()
{
TestInsertSort();
return 0;
}如果C想调用CPP的静态或动态库呢？
- C调用CPP库时，也会遇到名称修饰的问题
- 这里需要对CPP的名称修饰规则改成C的规则
- 这里我们需要用到"条件编译"来解决问题
Test.h
#include <stdio.h>
#ifdef __cplusplus
#define EXTERN_C extern "C"
#else
#define EXTERN_C
#endif
EXTERN_C void PrintArray(int* p, int n);
EXTERN_C void InsertSort(int* p, int n);
Test.cpp
#include "Test.h"
void PrintArray(int* p, int n)
{
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
printf("%d ", p[i]);
}
printf("\n");
}
void InsertSort(int* p, int n)
{
for (int i = 0; i < n - 1; ++i)
{
int end = i;
int tmp = p[end + 1];
while (end >= 0)
{
if (tmp < p[end])
{
p[end + 1] = p[end];
--end;
}
else
{
break;
}
}
p[end + 1] = tmp;
}
}感谢大家支持！！！
到此这篇关于C++深入浅出讲解函数重载的文章就介绍到这了,更多相关C++函数重载内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！