c++中的函数重载、函数重写、函数重定义

一、函数重载（Function Overloading）　

1、什么是函数重载

　　在同一个类中（同一个作用域中/在类的内部），存在一组函数名相同，函数的参数列表不同（参数的个数、类型、顺序），函数有无 virtual 关键字都可以，我们把这组函数称为函数重载。

2、为什么使用函数重载（函数重载的好处）

　　由于函数重载可以在同一个作用域内，使用同一个函数名命名一组功能相似的函数，这样做减少了函数名的数量，避免了程序员因给函数名命名所带来的烦恼，从而提高程序的开发的效率。

3、函数重载的条件

　　1. 必须在同一作用域下

　　2. 函数名相同但是参数列表不同（参数列表的类型 or 个数 or 顺序不同）

　　3. 返回值的类型不会影响重载

　　4. const属性相同

4、函数重载的原理（本质：c++编译器对同名函数进行重命名）

　　编译器在编译.cpp文件中当前使用的作用域里的同名函数时，根据函数形参的类型和顺序会对函数进行重命名（不同的编译器在编译时对函数的重命名标准不一样）；

　　但是总的来说，他们都把文件中的同一个函数名进行了重命名；

在vs编译器中：

　　根据返回值类型（不起决定性作用）+形参类型和顺序（起决定性作用）的规则重命名并记录在map文件中。

在linux g++ 编译器中：

　　根据函数名字的字符数+形参类型和顺序的规则重命名记录在符号表中；从而产生不同的函数名，当外面的函数被调用时，便是根据这个记录的结果去寻找符合要求的函数名,进行调用；

　　为什么c语言不能实现函数重载？

　　编译器在编译.c文件时，只会给函数进行简单的重命名；

　　具体的方法是给函数名之前加上”_”；所以加入两个函数名相同的函数在编译之后的函数名也照样相同；调用者会因为不知道到底调用那个而出错；

 #include<stdio.h>

 int Add(int a, int b)

 {

     return a + b;

 }

 float Add(float a, float b)

 {

     return a + b;

 }

 void testFunc()

 {

     Add(, );

     Add(20.0f, 30.0f);

 }

 int main(int argc, char *argv[])

 {

     testFunc();

     return ;

 }

案例分析

1. 将上述代码保存到.c文件中

　　若上述代码用c编译器编译，由于c语言中无函数重载，所以，在程序运行时出错。

　　出错原因：因为在c语言中，c编译器只是在函数名的前面加下划线进行简单的重命名；

　　为了验证结果，将上述的代码稍作修改（ float Add(float a, float b) -> float Add1(float a, float b) ）。然后用 vs Debug模式编译.c文件，之后在.map文件中就可以看到结果。

　　在vs中，map文件生成的步骤设置：工程名右击—>属性—->配置属性—->链接器—–>调试—->生成映射文件—>选择是;

2. 将上述代码保存到.cpp文件中

　　若上述代码用c++编译器编译，由于c++语言支持函数重载，所以程序正常运行；但是，在不同c++编译器之间对函数重载的机制也是不一样，接下来分别用vs 和 g++介绍。

（1）用 vs Debug模式编译.cpp文件，之后就可以在map文件中看到如下结果，

　　// ‘？’表示名称开始，‘？’后边是函数名；“@@YA”表示参数表开始，后边的3个字符分别表示返回值类型，两个参数类型；“@Z”表示名称结束。

（2）在Ubuntu下测试（需要安装g++编译器），执行以下指令：

　　1）g++ test.cpp

　　2）objdump a.out -t > test.out // -t是表示生成符号表，最后是将生成的符号表用重定向符号放在test.out文件。

　　3）vi test.out

　　打开test.out文件，就会发现，整形数相加的函数Add(int a,int b)生成的符号表中，Add函数名被记录为_Z3Addii。

　　其中，_Z表示符号表名称开始, 3代表函数名的字符个数，ii代表参数列表顺序中2个形参的类型；

综述，无论使用何种编译器，在.cpp文件中，虽然两个函数的函数名一样，但是他们在符号表中生成的名称不一样，所以是可以编译通过的。

由上述分析可知，c编译器与 c++编译器对函数的重命名规则不一样；那么，在c++中如何确保将一段c代码以c编译器的方式被编译呢？---- 使用 extern 关键字

 // 使用方式1

 extern "C"

 {

       // C-Style Compilation

 }

 // 使用方式2

 //__cplusplus 是 c++ 编译器内置的标准宏定义

 //__cplusplus 的意义：确保C代码以统一的C方式被编译成目标文件

 #ifdef __cplusplus

 extern "C" {

 #endif

 // C-Style Compilation

 #ifdef __cplusplus

 }

 #endif

extern "C" 的使用方式

参考链接：https://blog.csdn.net/qq_37791134/article/details/81502017、https://blog.csdn.net/gogogo_sky/article/details/71189499、https://blog.csdn.net/fantian_/article/details/80719144

5、函数重载的结论

　　1. 函数重载的本质：多个不同的函数；

　　2. 函数名和参数列表是唯一的标识；

　　3. 函数重载必须发生在同一个作用域中；

　　4. c++编译器和 c编译器对函数重命名的规则不同；

　　5. 编译器决定符号表中函数名被编译后的最终目标名；

　　　　c++ 编译器将函数名和参数列表编译成目标名；

　　　　c 编译器将函数名编译成目标名；

　　6. 函数重载是在编译期间根据参数类型和个数决定函数调用

　　7. 函数重载是一种静态多态；

　　（1）多态：用同一个东西表示不同的形态；

　　（2）多态分为：静态多态（编译时的多态）、动态多态（运行时的多态）；

6、编译器调用函数重载的规则

　　1. 将所有同名函数作为候选者；

　　2. 尝试寻找可行的候选者函数

　　（1）精确匹配实参；

　　（2）通过默认参数能够匹配实参；

　　（3）通过默认类型转换匹配实参；

　　3. 匹配失败

　　（1）最终寻找的候选函数不唯一，则出现二义性，编译失败；

　　（2）无法匹配所有的候选函数，函数没定义，编译失败；

7、函数重载与默认参数

　　当函数重载遇到默认参数时，就会发生二义性；

　　代码如下：　　

 #include<iostream>

 using namespace std;

 class A

 {

     void func(int a, int b, int c = ) {}

     void func(int a, int b) {}

 };

 int main()

 {

     A a;

     a.func(, ); // 二义性出现

     return ;

 }

函数重载的二义性案例

8、函数重载与函数指针

　　将重载函数名赋值给函数指针时，

　　1. 根据重载规则挑选与函数指针参数列表一致的候选者；

　　2. 严格匹配候选者的函数类型与函数指针的函数类型；

 #include <stdio.h>

 #include <string.h>

 int func(int x)

 {

     return x;

 }

 int func(int a, int b)

 {

     return a + b;

 }

 int func(const char* s)

 {

     return strlen(s);

 }

 typedef int(*PFUNC)(int a);

 int main(int argc, char *argv[])

 {

     int c = ;

     PFUNC p = func;

     c = p();   

     printf("c = %d\n", c);    // c = 1

     return ;

 }

函数重载与函数指针

二、函数重写（也称为覆盖， Function override）

1、什么是函数重写

　　函数重写分为虚函数重写（会发生多态）与非虚函数重写（重定义的一种形式）；

　　函数重写：也叫做覆盖。子类重新定义父类中有相同返回值、名称和参数的虚函数。函数特征相同。但是具体实现不同，主要是在继承关系中出现的。

　　注：一般而言，函数重写就是虚函数重写，为的是实现多态调用；

2、函数重写的条件

　　1. 函数的返回类型、方法名、参数列表完全相同；

　　2. 必须发生在不同的作用域中（基类与派生类中）；

　　3. 基类中有 virtual 关键字声明，派生类中可有可无，不能有 static （虚函数重写）；

3、函数重写的意义

　　在面向对象的继承关系中，我们了解到子类可以拥有父类中的所有属性与行为；但是，有时父类中提供的方法并不能满足现有的需求，所以，我们必须在子类中重写父类中已有的方法，来满足当前的需求。

三、函数重定义（也称为隐藏，Function redefining）

1、什么是函数重定义

　　子类重新定义父类中有相同名称的函数 ( 不包括虚函数重写 ) 。

2、重定义的表现形式

　　1. 必须发生在不同的作用域中（基类与派生类中）；

　　2. 函数名相同；

　　3. 返回值可以不同；

　　4. 参数列表不同，此时，无论基类中的同名函数有无 virtual 关键字，基类中的同名函数都会被隐藏。

　　5. 参数列表相同，此时，基类中的同名函数没有 virtual 关键字，则基类中的同名函数将会被隐藏 --- 非虚函数重写。

3、关于同名覆盖的结论（归纳：基类与派生类中存在同名成员；--- 同名覆盖）

　　1. 子类将隐藏父类中的同名成员；

　　2. 父类中的同名成员依然存在于子类中；

　　3. 可以通过作用域分辨符(::)访问被隐藏的父类中的同名成员；

　　4. 不可以直接通过子类对象访问父类成员；

　　　注：同名覆盖规则适用于类的成员变量与成员函数；

　　相关代码展示：

 #include <iostream>

 #include <string>

 using namespace std;

 class Parent

 {

 public:

     int mi;

     Parent()

     {

         cout << "Parent() : " << "&mi = " << &mi << endl;

     }

 };

 class Child : public Parent

 {

 public:

     int mi;

     Child()

     {

         cout << "Child() : " << "&mi = " << &mi << endl;

     }

 };

 int main()

 {

     Child c;

     c.mi = ;    

     c.Parent::mi = ;

     cout << "&c.mi = " << &c.mi << endl;

     cout << "c.mi = " << c.mi << endl;

     cout << "&c.Parent::mi = " << &c.Parent::mi << endl;

     cout << "c.Parent::mi = " << c.Parent::mi << endl;

     return ;

 }

 /**

 * Parent() : &mi = 0x7ffe98191450

 * Child() : &mi = 0x7ffe98191454

 * &c.mi = 0x7ffe98191454

 * c.mi = 100

 * &c.Parent::mi = 0x7ffe98191450

 * c.Parent::mi = 1000

 */

同名成员变量案例

 #include <iostream>

 #include <string>

 using namespace std;

 class Parent

 {

 public:

     int mi;

     void add(int v)

     {

         mi += v;

     }

     void add(int a, int b)

     {

         mi += (a + b);

     }

 };

 class Child : public Parent

 {

 public:

     int mi;

     void add(int v)

     {

         mi += v;

     }

     void add(int a, int b)

     {

         mi += (a + b);

     }

     void add(int x, int y, int z)

     {

         mi += (x + y + z);

     }

 };

 int main()

 {

     Child c;

     c.mi = ;

     c.Parent::mi = ;

     cout << "c.mi = " << c.mi << endl;

     cout << "c.Parent::mi = " << c.Parent::mi << endl;

     c.add();

     c.add(, );

     c.add(, , );

     c.Parent::add();

     c.Parent::add(, );

     cout << "c.mi = " << c.mi << endl;

     cout << "c.Parent::mi = " << c.Parent::mi << endl;

     return ;

 }

 /**

 * c.mi = 100

 * c.Parent::mi = 1000

 * c.mi = 121

 * c.Parent::mi = 1033

 */

重定义案例

 #include <iostream>

 #include <string>

 using namespace std;

 class Parent

 {

 public:

     int mi;

     virtual void add(int v)

     {

         mi += v;

     }

 };

 class Child : public Parent

 {

 public:

     int mi;

     virtual void add(int v)

     {

         mi += v;

     }

     void add(int a, int b)

     {

         mi += (a + b);

     }

 };

 int main()

 {

     Child c;

     Parent &p = c;  // 父类引用指向子类对象，多态发生

     c.mi = ;

     c.Parent::mi = ;

     cout << "c.mi = " << c.mi << endl;

     cout << "c.Parent::mi = " << c.Parent::mi << endl;

     c.add();

     c.add(, );

     p.add();     // 实际调用的是子类中 add(int v) 函数

     c.Parent::add();

     cout << "c.mi = " << c.mi << endl;   // c.mi = 1 + 2 + 3 + 100

     cout << "c.Parent::mi = " << c.Parent::mi << endl; // c.Parent::mi = 1000 + 10

     return ;

 }

 /**

 * c.mi = 100

 * c.Parent::mi = 1000

 * c.mi = 206

 * c.Parent::mi = 1010

 */

重写案例

本节总结：

1、重载必须在一个类之间, 而重写、重定义是在 2个类之间

2、重载是在编译期间根据参数类型和个数决定函数调用; 多态（虚函数重写）是在运行期间根据具体对象的类型决定函数调用

3、发生重写、重定义后，遵循同名覆盖规则；