C++ -函数重载-详解

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1.是什么

如果在百度中搜索重载这个词，会得到以下结果：

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：

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。

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();

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：

1. 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）

2. 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。

3. 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）

4. 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：

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：

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：

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。

编译错误与链接错误：

• 因为编译器在看到声明时只知道函数存在，但没有具体的实现细节，因此只要声明正确，编译可以顺利通过。
• 但是，链接阶段如果找不到函数的定义，就会发生链接错误。

当然，当函数的定义与声明在同一个源文件中时，编译器可以直接找到函数的地址，因为定义已经存在，编译器能够在编译阶段就处理地址问题。

回到函数重载：
在编译阶段，C++编译器会通过函数名修饰为每个重载函数生成唯一的符号，从而确保编译器能够区分同名但参数列表不同的重载函数。
而C语言不会进行函数名修饰，因此遇到同名函数会编译失败。
这就解释了为什么C语言不支持重载，C++支持重载？和C++是怎么支持重载的？

总结

函数重载是 C++ 中一项重要的特性，它提高了代码的灵活性和可读性。
通过函数名修饰规则，C++ 在编译过程中实现了自动类型匹配，避免了调用时的歧义。
在实际编程中，合理使用函数重载可以极大地提高编程效率和代码质量。

希望本篇文章对你有所帮助！并激发你进一步探索编程的兴趣！
本人仅是个C语言初学者，如果你有任何疑问或建议，欢迎随时留言讨论！让我们一起学习，共同进步！