C++函數(shù)重載的原理

一、函數(shù)重載概述

1.1 為什么要有函數(shù)重載

• 在實(shí)際的開(kāi)發(fā)中，有時(shí)候我們需要實(shí)現(xiàn)幾個(gè)功能類似的函數(shù)，只是有些細(xì)節(jié)不同。例如希望交換兩個(gè)變量的值，但是這兩個(gè)變量可能有多種類型：int、char、double、bool等。在C語(yǔ)言中，程序員往往需要分別設(shè)計(jì)出多個(gè)不同名的函數(shù)，但是在C++中，這完全沒(méi)有必要。C++允許多個(gè)函數(shù)擁有相同的名字，只要它們的參數(shù)列表不同就可以，這就是函數(shù)的重載。借助函數(shù)重載，一個(gè)函數(shù)名就可以有多種用途。

1.2 構(gòu)成函數(shù)重載的條件

1. 函數(shù)名相同
2. 參數(shù)列表不同（即：參數(shù)個(gè)數(shù)不同/參數(shù)類型不同/參數(shù)順序不同）

1.3 實(shí)例

• 如下swap()函數(shù)即可構(gòu)成函數(shù)重載：

#include <iostream>
using namespace std;

void swap(int &v1,int &v2) {
	int temp = v1;
	v1 = v2;
	v2 = temp;
}

void swap(char &v1, char &v2) {
	char temp = v1;
	v1 = v2;
	v2 = temp;
}


int main() {
	int a = 1, b = 2;
	swap(a, b);
	cout << "a=" << a << "，b=" << b << endl;

	char c = 'q', d = 'w';
	swap(c, d);
	cout << "c=" << c << "，d=" << d << endl;

	return 0;
}

1.4 注意

1. 函數(shù)的返回值類型與函數(shù)重載無(wú)關(guān)。

   

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   • 如下代碼便不構(gòu)成函數(shù)重載
     

2. 調(diào)用函數(shù)時(shí)，實(shí)參的隱式類型轉(zhuǎn)換可能會(huì)產(chǎn)生二義性。

   • 如下代碼便會(huì)因此產(chǎn)生二義性
   • 在下面的代碼中，main函數(shù)調(diào)用了display函數(shù)，傳入的實(shí)參為int類型的變量，但是代碼中所定義的display函數(shù)的形參類型只有l(wèi)ong類型和double類型，因此編譯器想要匹配成功的話，就必須進(jìn)行數(shù)據(jù)類型的隱式轉(zhuǎn)換，但是int類型既可以隱式轉(zhuǎn)換成long類型，也可以隱式轉(zhuǎn)換成double類型，所以就導(dǎo)致編譯器不知道要調(diào)用以哪個(gè)函數(shù)，從而造成了二義性，導(dǎo)致編譯失敗。
     

二、函數(shù)重載的實(shí)現(xiàn)原理

2.1 概述

• C++代碼在編譯時(shí)會(huì)根據(jù)參數(shù)列表對(duì)函數(shù)名進(jìn)行命重名（該技術(shù)被官方稱為：name mangling），例如 void swap(int v1, int v2)會(huì)被重命名為 _swapii ，void swap(char v1,char v2)會(huì)被重命名為 _swapcc（不同的編譯器會(huì)有不同的重命名規(guī)范，這里僅僅舉例說(shuō)明，實(shí)際情況可能并非如此）。當(dāng)發(fā)生函數(shù)調(diào)用時(shí)，系統(tǒng)便會(huì)根據(jù)這些被重新命名的函數(shù)名去調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)。
• 因此從這個(gè)角度來(lái)講，函數(shù)重載僅僅是語(yǔ)法層面上的，本質(zhì)上它們還是不同的函數(shù)，占用不同的內(nèi)存，入口地址也不一樣。

2.2 證明

• 實(shí)驗(yàn)環(huán)境：
  1. windows10 64位
  2. Visual Studio 2017 社區(qū)版
• 我們先創(chuàng)建一個(gè)FunctionOverload.cpp源文件，文件中的代碼如下所示：

#include <iostream>
using namespace std;

void display(int v1) {
	cout << "display(int)" << v1 << endl;
}

void display(char v1, int v2) {
	cout << "display(char)" << v1 << "," << v2 << endl;
}

int main() {
	display(1);
	display('a',2);
	return 0;
}

• 然后進(jìn)行編譯生成（注意：在編譯生成的時(shí)候要把debug模式改為release模式，并且要禁止release模式的優(yōu)化），如下圖：
  

• 再將生成好的release版exe文件使用IDA打開(kāi)，由下圖我們可以看到，兩函數(shù)名是不同的，這也就印證了我們以上的說(shuō)法。
  

2.3 題外話

1. 之所以要將debug模式改為release模式，是因?yàn)樵赿ebug模式下生成的exe中含有需要大量調(diào)試信息，而這些調(diào)試信息會(huì)影響我們的分析。
2. 之所以要禁止release模式的優(yōu)化，是由于我們所編寫的display函數(shù)太過(guò)簡(jiǎn)單，到時(shí)候編譯器進(jìn)行編譯時(shí)，很可能會(huì)把我們的display優(yōu)化掉，如下圖：
   

• 可以看到，左邊綠框中的display函數(shù)名消失了，且右邊main函數(shù)中并沒(méi)有調(diào)用display函數(shù)的痕跡，而是直接將display函數(shù)的函數(shù)體搬進(jìn)main函數(shù)中的函數(shù)體中，直接執(zhí)行了（編譯器之所以這樣優(yōu)化是因?yàn)榭梢詼p低函數(shù)調(diào)用的開(kāi)銷）。

當(dāng)前題目：C++函數(shù)重載的原理
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