C++函数重载的原理

C++函数重载的原理

一、函数重载概述

1.1 为什么要有函数重载

• 在实际的开发中，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，但是这两个变量可能有多种类型：int、char、double、bool等。在C语言中，程序员往往需要分别设计出多个不同名的函数，但是在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。借助函数重载，一个函数名就可以有多种用途。

1.2 构成函数重载的条件

1. 函数名相同
2. 参数列表不同（即：参数个数不同/参数类型不同/参数顺序不同）

1.3 实例

• 如下swap()函数即可构成函数重载：

#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. 函数的返回值类型与函数重载无关。

   • 如下代码便不构成函数重载
     

2. 调用函数时，实参的隐式类型转换可能会产生二义性。

   • 如下代码便会因此产生二义性
   • 在下面的代码中，main函数调用了display函数，传入的实参为int类型的变量，但是代码中所定义的display函数的形参类型只有long类型和double类型，因此编译器想要匹配成功的话，就必须进行数据类型的隐式转换，但是int类型既可以隐式转换成long类型，也可以隐式转换成double类型，所以就导致编译器不知道要调用以哪个函数，从而造成了二义性，导致编译失败。
     

二、函数重载的实现原理

2.1 概述

• C++代码在编译时会根据参数列表对函数名进行命重名（该技术被官方称为：name mangling），例如 void swap(int v1, int v2)会被重命名为 _swapii ，void swap(char v1,char v2)会被重命名为 _swapcc（不同的编译器会有不同的重命名规范，这里仅仅举例说明，实际情况可能并非如此）。当发生函数调用时，系统便会根据这些被重新命名的函数名去调用相应的函数。
• 因此从这个角度来讲，函数重载仅仅是语法层面上的，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。

2.2 证明

• 实验环境：
  1. windows10 64位
  2. Visual Studio 2017 社区版
• 我们先创建一个FunctionOverload.cpp源文件，文件中的代码如下所示：

#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;
}

• 然后进行编译生成（注意：在编译生成的时候要把debug模式改为release模式，并且要禁止release模式的优化），如下图：
  

• 再将生成好的release版exe文件使用IDA打开，由下图我们可以看到，两函数名是不同的，这也就印证了我们以上的说法。
  

2.3 题外话

1. 之所以要将debug模式改为release模式，是因为在debug模式下生成的exe中含有需要大量调试信息，而这些调试信息会影响我们的分析。
2. 之所以要禁止release模式的优化，是由于我们所编写的display函数太过简单，到时候编译器进行编译时，很可能会把我们的display优化掉，如下图：
   

• 可以看到，左边绿框中的display函数名消失了，且右边main函数中并没有调用display函数的痕迹，而是直接将display函数的函数体搬进main函数中的函数体中，直接执行了（编译器之所以这样优化是因为可以减低函数调用的开销）。