深入剖析C++重載函數的應用

2019-11-17 05:09:43

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供稿：網友

　　重載函數（overloaded function）是C++支持的一種非凡函數，C++編譯器對函數重載的判定更是C++語言中最復雜的內容之一

　　首先我們先明確一下重載函數的定義：在相同的聲明域中的函數名相同的，而參數表不同的，即通過函數的參數表而唯一標識并且來區分函數的一種非凡的函數。

　　您也許要問，函數為什么要重載呢？何時應該選擇函數重載（function overloading），何時又不呢？這也是我要在下面介紹的。

　　當將要定義一組函數，使它們執行一系列的操作，但是它們是應用在不同的參數類型上的。此時我們可以選擇重載函數。

　　例如： int z_x_max (int,int); //返回兩個整數的最大值；

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；

　　上面的三個函數都可以大概地說成判定一組數中的最大值，對于函數的用戶來說，他們并不關心函數定義的細節，也就是說他們不關心判定兩個整數的大小和判定數組（vector容器）數的大小應該使用不同的函數，而對于程序的設計者來說這可是不得不想到的。程序員必須記住并查找每個函數名。而函數的重載把程序員從這種問題的復雜性中解放了出來，C++提供了這種支持。上面的三個比較大小的函數可以定義成：

int Max (int,int); //返回兩個整數的最大值；

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；

　　對！通過參數就可以一眼分辨不同的函數。

　　同時函數的重載也有它不適用的情況。例如：在開發文本編輯器的過程中，會涉及到一系列控制光標的函數，如下：

Screen& MoveUp( );

Screen& MoveDown( );

Screen& MoveLeft( );

Screen& MoveRight( );

　　看過這四個函數不言而喻，它們是控制光標在屏幕上的位置的，即：向上移動光標，向下移動光標，向左移動光標，向右移動光標。假如我現在把它們寫成重載函數，每個都是Screen& Move( );顯然對于程序員來說是不易理解的。因此對于函數重載的使用我們應遵循應用的邏輯，而不是簡單地因為它的存在就必須使用它。程序員不應該勉強使用重載函數。

　　您有沒有想過C++編譯器是如何判定您調用的是重載中的哪個函數？即使它們的函數名相同。您也許會毫不猶豫的回答：是通過函數的參數表。其實識別的過程并不是像您想象中的那么的輕易，其中涉及到參數的等級劃分，參數轉換等諸多方面，下面我就一一進行講解。

　　假如有下面一組函數：

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 );的調用與S ( ); S ( int ); S ( double , double = 1.2); S (const char* , const char*)，的聲明在同一域，即是可見的。

　　那么好，問題出現了。S (2.4 );將調用上面四個函數中的哪一個呢？

　　編譯器判定重載函數的第一步是確定該調用中所考慮的重載函數的集合，該函數集合被稱為候選函數（candidant function）。所謂候選函數就是與被調用函數同名的函數。上面的前四個函數都可以成為候選函數（當然可以是多個），而唯有Max ( int , int ) 被排除在外了。

　　編譯器判定重載函數的第二步分為兩動作。第一個動作是編譯器從第一步選出的候選函數中調出可行函數（viable function）?？尚泻瘮档暮瘮祬祩€數與調用的函數參數個數相同（如S ( int )）,或者可行函數的參數可以多一些，但是多出來的函數參數都要有相關的缺省值（如 S (double , double =1.2 );）第二個動作是根據參數類型的轉換規則將被調用的函數實參轉換（conversion）成候選函數的實參。這里本著充分利用參數類型轉換的原則，換句話說，盡可能的使用上參數類型轉換。當然轉換要以候選函數為轉換的目標。上面的函數中只有兩個是可行函數，它們分別是S ( int ); S ( double , double )。

　　假如依照參數轉換規則沒有找到可行函數，則該調用就是錯誤的，則說沒有函數與調用匹配，屬于無匹配情況（no match function）。

　　編譯器判定重載函數的第三步是從第二步中選出的可行函數中選出最佳可行函數（best match situation）。在最佳可行函數的選擇中，從函數實參類型到相應可行函數參數所用的轉化都要劃分等級，根據等級的劃分（ranked），最后選出最佳可行函數。

　　最佳可行函數即編譯器要調用的函數。