C++富有價值的函數重載，零基礎上手，一文解析C++函數重載技术頭條網

2020-04-04 16:10:22 C語言基礎

在實際開發中，有時候我們需要實現幾個功能類似的函數，只是有些細節不同。例如希望交換兩個變量的值，這兩個變量有多種類型，可以是 int、float、char、bool 等，我們需要通過參數把變量的地址傳入函數內部。在C語言中，程序員往往需要分別設計出三個不同名的函數，其函數原型與下面類似：

<code> void swap1(int *a, int *b);      //交換 int 變量的值
  void swap2(float *a, float *b);  //交換 float 變量的值
  void swap3(char *a, char *b);    //交換 char 變量的值
  void swap4(bool *a, bool *b);    //交換 bool 變量的值/<code>

但在C++中，這完全沒有必要。C++ 允許多個函數擁有相同的名字，只要它們的參數列表不同就可以，這就是函數的重載（Function Overloading）。藉助重載，一個函數名可以有多種用途。

參數列表又叫參數簽名，包括參數的類型、參數的個數和參數的順序，只要有一個不同就叫做參數列表不同。【示例】藉助函數重載交換不同類型的變量的值：

<code>#include <iostream>
  using namespace std;
  //交換 int 變量的值
  void Swap(int *a, int *b) {
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
  } 

  //交換 float 變量的值
  void Swap(float *a, float *b) {
    float temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
  }
  //交換 char 變量的值
  void Swap(char *a, char *b) {
    char temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
  }
  //交換 bool 變量的值
  void Swap(bool *a, bool *b) {
    char temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
  }
  int main() {
    //交換 int 變量的值
    int n1 = 100, n2 = 200;
    Swap(&n1, &n2);
    cout << n1 << ", " << n2 << endl;
    //交換 float 變量的值
    float f1 = 12.5, f2 = 56.93;
    Swap(&f1, &f2);
    cout << f1 << ", " << f2 << endl;
    //交換 char 變量的值
    char c1 = 'A', c2 = 'B';
    Swap(&c1, &c2);
    cout << c1 << ", " << c2 << endl;
    //交換 bool 變量的值
    bool b1 = false, b2 = true;
    Swap(&b1, &b2);
    cout << b1 << ", " << b2 << endl;
    return 0;
  }/<iostream>/<code>

運行結果：

本例之所以使用Swap這個函數名，而不是使用swap，是因為 C++ 標準庫已經提供了交換兩個變量的值的函數，它的名字就是swap，位於algorithm頭文件中，為了避免和標準庫中的swap衝突，本例特地將S大寫。

既然標準庫已經提供了 swap() 函數，本例為何又要自己實現一遍呢，這不是費力不討好嗎？交換兩個變量的值是一個經典且實用的函數重載案例，本例這樣做僅僅是為了教學演示，並不是要替代標準庫中的 swap()，讀者在以後的編碼過程中也應該堅持使用標準庫中的 swap()。

通過本例可以發現，重載就是在一個作用範圍內（同一個類、同一個命名空間等）有多個名稱相同但參數不同的函數。重載的結果是讓一個函數名擁有了多種用途，使得命名更加方便（在中大型項目中，給變量、函數、類起名字是一件讓人苦惱的問題），調用更加靈活。

在使用重載函數時，同名函數的功能應當相同或相近，不要用同一函數名去實現完全不相干的功能，雖然程序也能運行，但可讀性不好，使人覺得莫名其妙。

注意，參數列表不同包括參數的個數不同、類型不同或順序不同，僅僅參數名稱不同是不可以的。函數返回值也不能作為重載的依據。

函數的重載的規則：
函數名稱必須相同。
參數列表必須不同（個數不同、類型不同、參數排列順序不同等）。
函數的返回類型可以相同也可以不相同。
僅僅返回類型不同不足以成為函數的重載。

C++ 是如何做到函數重載的

C++代碼在編譯時會根據參數列表對函數進行重命名，例如void Swap(int a, int b)會被重命名為_Swap_int_int，void Swap(float x, float y)會被重命名為_Swap_float_float。當發生函數調用時，編譯器會根據傳入的實參去逐個匹配，以選擇對應的函數，如果匹配失敗，編譯器就會報錯，這叫做重載決議（Overload Resolution）。

不同的編譯器有不同的重命名方式，這裡僅僅舉例說明，實際情況可能並非如此。

從這個角度講，函數重載僅僅是語法層面的，本質上它們還是不同的函數，佔用不同的內存，入口地址也不一樣。

隱式類型轉換導致重載函數二義性的問題

例如函數形參的類型是int，調用函數時卻將short類型的數據交給了它，編譯器就需要先將short類型轉換為int類型才能匹配成功。

注意，類型提升和類型轉換不是一碼事！類型提升是積極的，是為了更加高效地利用計算機硬件，不會導致數據丟失或精度降低；而類型轉換是不得已而為之，不能保證數據的正確性，也不能保證應有的精度。

函數重載二義性錯誤代碼示例：

<code>#include <iostream>
using namespace std;

void func(int, int) {};
void func(char, int, float) {};
void func(char, long, double) {};

int main() {
  short n = 99;
  func(n, n);
  func('@', n, 99);
  func('@', n, 99.5);        //二義性錯誤
  getchar();
  return 0;
}/<iostream>/<code>

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