一、函數重載
1.1 重載的起源
自然語言中,一個詞可以有許多不同的含義,即該詞被重載了。人們可以通過上下文來判斷該詞到底是哪種含義。“詞的重載”可以使語言更加簡練。例如“吃飯”的含義十分廣泛,人們沒有必要每次非得說清楚具體吃什么不可。別迂腐得象孔已己,說茴香豆的茴字有四種寫法。
在 C++程序中,可以將語義、功能相似的幾個函數用同一個名字表示,即函數重載。這樣便於記憶,提高了函數的易用性,這是 C++語言采用重載機制的一個理由。例如下例中的函數 eatBeef,eatFish,eatChicken 可以用同一個函數名 Eat 表示,用不同類型的參數加以區別。
// 重載函數 Eat
void eatBeef(…); // 可以改為 void eat(Beef …);
void eatFish(…); // 可以改為 void eat(Fish …);
void eatChicken(…); // 可以改為 void eat(Chicken …);
C++語言采用重載機制的另一個理由是:類的構造函數需要重載機制。因為 C++規定構造函數與類同名,構造函數只能有一個名字。如果想用幾種不同的方法創建對象該怎么辦?別無選擇,只能用重載機制來實現。所以類可以有多個同名的構造函數。
1.2 重載是如何實現的?
幾個同名的重載函數仍然是不同的函數,它們是如何區分的呢?
我們自然想到函數接口的兩個要素:參數與返回值。 如果同名函數的參數不同(包括類型、順序不同),那么容易區別出它們是不同的函數。
如果同名函數僅僅是返回值類型不同,有時可以區分,有時卻不能。例如:
void function(void);
int function (void);
上述兩個函數,第一個沒有返回值,第二個的返回值是 int 類型。如果這樣調用
函數:
int x = function ();
則可以判斷出 function 是第二個函數。問題是在 C++/C 程序中,我們可以忽略函數的返回值。在這種情況下,編譯器和程序員都不知道哪個 function 函數被調用。
所以只能靠參數而不能靠返回值類型的不同來區分重載函數。編譯器根據參數為每個重載函數產生不同的內部標識符。例如編譯器為上例中的三個 eat 函數產生像 _eat_beef、_eat_fish、_eat_chicken 之類的內部標識符(不同的編譯器可能產生不同風格的內部標識符)。
如果 C++程序要調用已經被編譯后的 C 函數,該怎么辦?
假設某個 C 函數的聲明如下:
void foo(int x, int y);
該函數被 C 編譯器編譯后在庫中的名字為_foo,而 C++編譯器則會產生像 _foo_int_int 之類的名字用來支持函數重載和類型安全連接。由於編譯后的名字不同,C++程序不能直接調用 C 函數。C++提供了一個 C 連接交換指定符號 extern“C” 來解決這個問題。例如:
extern “C”
{
void foo(int x, int y);
… // 其它函數
}
或者寫成:
extern “C”
{
#include “myheader.h”
… // 其它 C 頭文件
}
這就告訴 C++ 編譯譯器,函數 foo 是個 C 連接,應該到庫中找名字_foo 而不是找_foo_int_int。C++編譯器開發商已經對 C 標准庫的頭文件作了 extern“C” 處理,所以我們可以用 #include 直接引用這些頭文件。
注意並不是兩個函數的名字相同就能構成重載。全局函數和類的成員函數同名不算重載,因為函數的作用域不同。例如:
void print(…); // 全局函數
class A
{
…
void print(…); // 成員函數
}
不論兩個 print 函數的參數是否不同,如果類的某個成員函數要調用全局函數 print,為了與成員函數 print 區別,全局函數被調用時應加 ‘::’ 標志。例如:
::Print(…); // 表示 Print 是全局函數而非成員函數
1.3 當心隱式類型轉換
下例中,第一個 output 函數的參數是 int 類型,第二個 output 函數的參數是 float 類型。由於數字本身沒有類型,將 數字當作參數時將自動進行類型轉換(稱為隱式類型轉換)。語句 output(0.5)將產生編譯錯誤,因為編譯器不知道該將 0.5 轉換成 int 還是 float 類型的參數。隱式類型轉換在很多地方可以簡化程序的書寫,但是也可能留下隱患。
# include <iostream.h>
void output( int x)
{
cout << " output int " << x << endl ;
}
void output( float x)
{
cout << " output float " << x << endl ;
}
void main(void)
{
int x = 1;
float y = 1.0;
output(x); // output int 1
output(y); // output float 1
output(1); // output int 1
// output(0.5); // error! ambiguous call, 因為自動類型轉換
output(int(0.5)); // output int 0
output(float(0.5)); // output float 0.5
}
二、參數的缺省值
有一些參數的值在每次函數調用時都相同,書寫這樣的語句會使人厭煩。C++ 語言采用參數的缺省值使書寫變得簡潔(在編譯時,缺省值由編譯器自動插入)。
參數缺省值的使用規則:
【規則 2-1】參數缺省值只能出現在函數的聲明中,而不能出現在定義體中。
void Foo(int x=0, int y=0); // 正確,缺省值出現在函數的聲明中
void Foo(int x=0, int y=0) // 錯誤,缺省值出現在函數的定義體中
{
…
}
為什么會這樣?我想是有兩個原因:一是函數的實現(定義)本來就與參數是否有缺省值無關,所以沒有必要讓缺省值出現在函數的定義體中。二是參數的缺省值可能會改動,顯然修改函數的聲明比修改函數的定義要方便。
【規則 2-2】如果函數有多個參數,參數只能從后向前挨個兒缺省,否則將導致函數調用語句怪模怪樣。
void Foo(int x, int y=0, int z=0); // 正確
void Foo(int x=0, int y, int z=0); // 錯誤
要注意,使用參數的缺省值並沒有賦予函數新的功能,僅僅是使書寫變得簡潔一些。它可能會提高函數的易用性,但是也可能會降低函數的可理解性。所以我們只能適當地使用參數的缺省值,要防止使用不當產生負面效果。
#include <iostream.h>
void output( int x);
void output( int x, float y=0.0); // 參數缺省值只能出現在函數的聲明中
void main(void)
{
int x=1;
float y=0.5;
// output(x); // error! ambiguous call
output(x,y); // output int 1 and float 0.5
}
void output( int x)
{
cout << " output int " << x << endl ;
}
void output( int x, float y)
{
cout << " output int " << x << " and float " << y << endl ;
}
上例中,不合理地使用參數的缺省值將導致重載函數 output 產生二義性。
參考:
《高質量C++C 編程指南 林銳》的第8章 C++函數的高級特性