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高质量C++/C编程指南-第8章-C++函数的高级特性(1)

时间:2007-05-06 林锐

对比于C语言的函数,C++增加了重载(overloaded)、内联(inline)、const和virtual四种新机制。其中重载和内联机制既可用于全局函数也可用于类的成员函数,const与virtual机制仅用于类的成员函数。 重载和内联肯定有其好处才会被C++语言采纳,但是不可以当成免费的午餐而滥用。本章将探究重载和内联的优点与局限性,说明什么情况下应该采用、不该采用以及要警惕错用。

8.1 函数重载的概念
8.1.1 重载的起源

自然语言中,一个词可以有许多不同的含义,即该词被重载了。人们可以通过上下文来判断该词到底是哪种含义。“词的重载”可以使语言更加简练。例如“吃饭”的含义十分广泛,人们没有必要每次非得说清楚具体吃什么不可。别迂腐得象孔已己,说茴香豆的茴字有四种写法。

在C++程序中,可以将语义、功能相似的几个函数用同一个名字表示,即函数重载。这样便于记忆,提高了函数的易用性,这是C++语言采用重载机制的一个理由。例如示例8-1-1中的函数EatBeef,EatFish,EatChicken可以用同一个函数名Eat表示,用不同类型的参数加以区别。

void EatBeef(…); // 可以改为 void Eat(Beef …);

void EatFish(…); // 可以改为 void Eat(Fish …);

void EatChicken(…); // 可以改为 void Eat(Chicken …);

示例8-1-1 重载函数Eat

C++语言采用重载机制的另一个理由是:类的构造函数需要重载机制。因为C++规定构造函数与类同名(请参见第9章),构造函数只能有一个名字。如果想用几种不同的方法创建对象该怎么办?别无选择,只能用重载机制来实现。所以类可以有多个同名的构造函数。

8.1.2 重载是如何实现的?

几个同名的重载函数仍然是不同的函数,它们是如何区分的呢?我们自然想到函数接口的两个要素:参数与返回值。

如果同名函数的参数不同(包括类型、顺序不同),那么容易区别出它们是不同的函数。

如果同名函数仅仅是返回值类型不同,有时可以区分,有时却不能。例如:

void Function(void);

int Function (void);

上述两个函数,第一个没有返回值,第二个的返回值是int类型。如果这样调用函数:

int x = Function ();

则可以判断出Function是第二个函数。问题是在C++/C程序中,我们可以忽略函数的返回值。在这种情况下,编译器和程序员都不知道哪个Function函数被调用。

所以只能靠参数而不能靠返回值类型的不同来区分重载函数。编译器根据参数为每个重载函数产生不同的内部标识符。例如编译器为示例8-1-1中的三个Eat函数产生象_eat_beef、_eat_fish、_eat_chicken之类的内部标识符(不同的编译器可能产生不同风格的内部标识符)。

如果C++程序要调用已经被编译后的C函数,该怎么办?

假设某个C函数的声明如下:

void foo(int x, int y);

该函数被C编译器编译后在库中的名字为_foo,而C++编译器则会产生像_foo_int_int之类的名字用来支持函数重载和类型安全连接。由于编译后的名字不同,C++程序不能直接调用C函数。C++提供了一个C连接交换指定符号extern“C”来解决这个问题。例如:

extern “C”

{

void foo(int x, int y);

… // 其它函数

}

或者写成

extern “C”

{

#include “myheader.h”

… // 其它C头文件

}

这就告诉C++编译译器,函数foo是个C连接,应该到库中找名字_foo而不是找_foo_int_int。C++编译器开发商已经对C标准库的头文件作了extern“C”处理,所以我们可以用#include 直接引用这些头文件。

注意并不是两个函数的名字相同就能构成重载。全局函数和类的成员函数同名不算重载,因为函数的作用域不同。例如:

void Print(…); // 全局函数

class A

{…

void Print(…); // 成员函数

}

不论两个Print函数的参数是否不同,如果类的某个成员函数要调用全局函数Print,为了与成员函数Print区别,全局函数被调用时应加‘::’标志。如

::Print(…); // 表示Print是全局函数而非成员函数