C++ -函数重载-详解

news2024/11/20 2:23:43

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C++ -函数重载-详解

1.是什么
2.怎么用
- 2.1示例
3.原理
- 3.1C/C++编译链接过程
- 3.2函数名修饰规则
- 3.3过程
- - 1.调用函数的过程
  - 2.编译阶段的函数调用
总结

1.是什么

如果在百度中搜索重载这个词，会得到以下结果：
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不怎么容易理解吧🤣。
其实，可以简单的把重载理解为同名，而函数重载就是定义同名函数。
例如：

void Add(int a, int b);
void Add(double a, double b);

这在C语言中肯定会报错，但C++支持这样的操作，并且在调用时会根据传入的参数类型自动匹配对应的函数。

2.怎么用

函数重载不能支持所有同名函数，首先，参数列表需要不同，主要分三方面：

参数个数不同
参数类型不同
类型顺序不同

这意味着，如果函数名相同、参数列表相同、但是返回值不同，不构成重载！例如：

int func(int a, int b);
double func(int a, int b);

2.1示例

void func();	 //无参数
void func(int a);//单参数

构成重载——参数个数不同。

void func(int a, int b);//参数顺序不同
void func(int b, int a);//参数顺序不同

有歧义，不构成重载。
报错信息如下：
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void func(int  a, int b);//第一个参数为整数
void func(char a，int b);//第一个参数为字符

构成重载——参数类型不同。

void func(int a, char b);//第一个参数为整数
void func(char a，int b);//第一个参数为字符

构成重载——类型顺序不同。

这时有人想到了缺省参数💡，于是出现了这种比较特殊的情况：

void func();
void func(int a = 0);

是否构成重载？
构成重载！符合重载函数的定义。
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可以在上图的右下角看见，程序正常退出。

那么这样写有没有问题？
有问题！如果写出下面这句代码，则会引发歧义：

func();

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3.原理

这里有两个问题：

为什么C语言不支持重载，C++支持重载？
C++是怎么支持重载的？

想要解决这些问题，需要了解编译链接过程，以及函数名修饰规则。

自动识别类型-函数重载。

3.1C/C++编译链接过程

这里只是简单提两句，因为更详细的内容我也不知道：

预处理：
头文件展开 / 宏替换 / 条件编译 / 去掉注释……（.h/.c/.cpp文件变为.i文件）
编译：
检查语法 / 生成汇编代码（.i文件变为.s文件）

上面那个缺省参数的特殊情况在编译时不会报错，就是因为语法没错。
汇编：
将汇编代码转化为二进制的机器码（.s文件变为.o文件）
链接：
生成符号表 / 将目标文件(.o–>object)链接成可执行程序（.exe/a.out）

3.2函数名修饰规则

C++ 编译器在编译过程中会对函数名进行修饰，以便区分不同的重载函数。修饰规则通常包括以下内容：

参数类型：函数参数的类型信息。
参数数量：函数参数的数量。
返回类型：函数的返回类型信息。

在不同环境下，函数名修饰规则也不同，但目的都是将同名变为不同名。

3.3过程

二进制机器码与汇编代码是相互转换的关系，也就是说，如果想查看程序的底层实现，可以通过查看汇编代码来获取更直观的信息。
我在这里又建了三个文件：
func.h:

#pragma once
#include <stdio.h>
void func(int a, int b);
void func(double a, double b);

func.c:

#include "func.h"
void func(int a, int b)
{
	printf("void func(int a, int b)\n");
}
void func(double a, double b)
{
	printf("void func(double a, double b)\n");
}

test.c:

#include "func.h"
int main()
{
	func(1, 2);
	func(1.0, 2.0);
	return 0;
}

1.调用函数的过程

在开始调试的时候转到反汇编，会看见：
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这里可以看见，在每个函数调用语句下都有一条“call指令+地址”：

这里重点关注第一个call指令，在调试到那里时，会跳转到jump指令，而这个jump指令的地址就是刚刚call指令后跟的地址：

而这个jump指令，会根据它后面跟的地址，真正跳转到函数的位置：
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2.编译阶段的函数调用

在编译过程中，函数调用会被转化为 call 指令，后面跟着函数名（函数的地址），类似刚刚看见的：
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当函数的定义和声明分离时，编译阶段无法立即获取函数的实际地址，因为此时只包含了(.h)，即编译器只看到声明，而函数的定义在其他文件中。
在这种情况下，编译器能通过声明完成编译，但不会生成最终的地址。（我只会用VS2022,而且不知道怎么调出这种效果😅）
在链接阶段，链接器才会将调用语句与实际的函数定义关联起来，找到函数的真正地址。