深入剖析C++重载函数的应用

2019-11-17 05:09:43

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供稿：网友

　　重载函数（overloaded function）是C++支持的一种非凡函数，C++编译器对函数重载的判定更是C++语言中最复杂的内容之一

　　首先我们先明确一下重载函数的定义：在相同的声明域中的函数名相同的，而参数表不同的，即通过函数的参数表而唯一标识并且来区分函数的一种非凡的函数。

　　您也许要问，函数为什么要重载呢？何时应该选择函数重载（function overloading），何时又不呢？这也是我要在下面介绍的。

　　当将要定义一组函数，使它们执行一系列的操作，但是它们是应用在不同的参数类型上的。此时我们可以选择重载函数。

　　例如： int z_x_max (int,int); //返回两个整数的最大值；

int ve_max (const vector ＜int＞ &); //返回vector容器中的最大值；

int matrix_max (const matrix &); //返回matrix引用的最大值；

　　上面的三个函数都可以大概地说成判定一组数中的最大值，对于函数的用户来说，他们并不关心函数定义的细节，也就是说他们不关心判定两个整数的大小和判定数组（vector容器）数的大小应该使用不同的函数，而对于程序的设计者来说这可是不得不想到的。程序员必须记住并查找每个函数名。而函数的重载把程序员从这种问题的复杂性中解放了出来，C++提供了这种支持。上面的三个比较大小的函数可以定义成：

int Max (int,int); //返回两个整数的最大值；

int Max (const vector ＜int＞ &); //返回vector容器中的最大值；

int Max (const matrix &); //返回matrix引用的最大值；

　　对！通过参数就可以一眼分辨不同的函数。

　　同时函数的重载也有它不适用的情况。例如：在开发文本编辑器的过程中，会涉及到一系列控制光标的函数，如下：

Screen& MoveUp( );

Screen& MoveDown( );

Screen& MoveLeft( );

Screen& MoveRight( );

　　看过这四个函数不言而喻，它们是控制光标在屏幕上的位置的，即：向上移动光标，向下移动光标，向左移动光标，向右移动光标。假如我现在把它们写成重载函数，每个都是Screen& Move( );显然对于程序员来说是不易理解的。因此对于函数重载的使用我们应遵循应用的逻辑，而不是简单地因为它的存在就必须使用它。程序员不应该勉强使用重载函数。

　　您有没有想过C++编译器是如何判定您调用的是重载中的哪个函数？即使它们的函数名相同。您也许会毫不犹豫的回答：是通过函数的参数表。其实识别的过程并不是像您想象中的那么的轻易，其中涉及到参数的等级划分，参数转换等诸多方面，下面我就一一进行讲解。

　　假如有下面一组函数：

void S ( );
void S ( int );
void S ( double , double = 1.2 );
void S ( const char*,const char*);
void Max ( int , int );
//……
int main( )
{
　S (2.4);
　return;
}
　　//S (2.4 );的调用与S ( ); S ( int ); S ( double , double = 1.2); S (const char* , const char*)，的声明在同一域，即是可见的。

　　那么好，问题出现了。S (2.4 );将调用上面四个函数中的哪一个呢？

　　编译器判定重载函数的第一步是确定该调用中所考虑的重载函数的集合，该函数集合被称为候选函数（candidant function）。所谓候选函数就是与被调用函数同名的函数。上面的前四个函数都可以成为候选函数（当然可以是多个），而唯有Max ( int , int ) 被排除在外了。

　　编译器判定重载函数的第二步分为两动作。第一个动作是编译器从第一步选出的候选函数中调出可行函数（viable function）。可行函数的函数参数个数与调用的函数参数个数相同（如S ( int )）,或者可行函数的参数可以多一些，但是多出来的函数参数都要有相关的缺省值（如 S (double , double =1.2 );）第二个动作是根据参数类型的转换规则将被调用的函数实参转换（conversion）成候选函数的实参。这里本着充分利用参数类型转换的原则，换句话说，尽可能的使用上参数类型转换。当然转换要以候选函数为转换的目标。上面的函数中只有两个是可行函数，它们分别是S ( int ); S ( double , double )。

　　假如依照参数转换规则没有找到可行函数，则该调用就是错误的，则说没有函数与调用匹配，属于无匹配情况（no match function）。

　　编译器判定重载函数的第三步是从第二步中选出的可行函数中选出最佳可行函数（best match situation）。在最佳可行函数的选择中，从函数实参类型到相应可行函数参数所用的转化都要划分等级，根据等级的划分（ranked），最后选出最佳可行函数。

　　最佳可行函数即编译器要调用的函数。