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C++函数重载详解

在实际开发中,有时候我们需要实现几个功能类似的函数,只是有些细节不同。例如希望交换两个变量的值,这两个变量有多种类型,可以是 int、float、char、bool 等,我们需要通过参数把变量的地址传入函数内部。在C语言中,程序员往往需要分别设计出三个不同名的函数,其函数原型与下面类似:
void swap1(int *a, int *b);      //交换 int 变量的值
void swap2(float *a, float *b);  //交换 float 变量的值
void swap3(char *a, char *b);    //交换 char 变量的值
void swap4(bool *a, bool *b);    //交换 bool 变量的值
但在C++中,这完全没有必要。C++ 允许多个函数拥有相同的名字,只要它们的参数列表不同就可以,这就是函数的重载(Function Overloading)。借助重载,一个函数名可以有多种用途。

参数列表又叫参数签名,包括参数的类型、参数的个数和参数的顺序,只要有一个不同就叫做参数列表不同。

【示例】借助函数重载交换不同类型的变量的值:
#include <iostream>
using namespace std;

//交换 int 变量的值
void Swap(int *a, int *b){
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

//交换 float 变量的值
void Swap(float *a, float *b){
    float temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

//交换 char 变量的值
void Swap(char *a, char *b){
    char temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

//交换 bool 变量的值
void Swap(bool *a, bool *b){
    char temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int main(){
    //交换 int 变量的值
    int n1 = 100, n2 = 200;
    Swap(&n1, &n2);
    cout<<n1<<", "<<n2<<endl;
   
    //交换 float 变量的值
    float f1 = 12.5, f2 = 56.93;
    Swap(&f1, &f2);
    cout<<f1<<", "<<f2<<endl;
   
    //交换 char 变量的值
    char c1 = 'A', c2 = 'B';
    Swap(&c1, &c2);
    cout<<c1<<", "<<c2<<endl;
   
    //交换 bool 变量的值
    bool b1 = false, b2 = true;
    Swap(&b1, &b2);
    cout<<b1<<", "<<b2<<endl;

    return 0;
}
运行结果:
200, 100
56.93, 12.5
B, A
1, 0

本例之所以使用Swap这个函数名,而不是使用swap,是因为 C++ 标准库已经提供了交换两个变量的值的函数,它的名字就是swap,位于algorithm头文件中,为了避免和标准库中的swap冲突,本例特地将S大写。

既然标准库已经提供了 swap() 函数,本例为何又要自己实现一遍呢,这不是费力不讨好吗?交换两个变量的值是一个经典且实用的函数重载案例,本例这样做仅仅是为了教学演示,并不是要替代标准库中的 swap(),读者在以后的编码过程中也应该坚持使用标准库中的 swap()。

通过本例可以发现,重载就是在一个作用范围内(同一个类、同一个命名空间等)有多个名称相同但参数不同的函数。重载的结果是让一个函数名拥有了多种用途,使得命名更加方便(在中大型项目中,给变量、函数、类起名字是一件让人苦恼的问题),调用更加灵活。

在使用重载函数时,同名函数的功能应当相同或相近,不要用同一函数名去实现完全不相干的功能,虽然程序也能运行,但可读性不好,使人觉得莫名其妙。

注意,参数列表不同包括参数的个数不同、类型不同或顺序不同,仅仅参数名称不同是不可以的。函数返回值也不能作为重载的依据。

函数的重载的规则:
  • 函数名称必须相同。
  • 参数列表必须不同(个数不同、类型不同、参数排列顺序不同等)。
  • 函数的返回类型可以相同也可以不相同。
  • 仅仅返回类型不同不足以成为函数的重载。

C++ 是如何做到函数重载的

C++代码在编译时会根据参数列表对函数进行重命名,例如void Swap(int a, int b)会被重命名为_Swap_int_intvoid Swap(float x, float y)会被重命名为_Swap_float_float。当发生函数调用时,编译器会根据传入的实参去逐个匹配,以选择对应的函数,如果匹配失败,编译器就会报错,这叫做重载决议(Overload Resolution
不同的编译器有不同的重命名方式,这里仅仅举例说明,实际情况可能并非如此。
从这个角度讲,函数重载仅仅是语法层面的,本质上它们还是不同的函数,占用不同的内存,入口地址也不一样。