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[C++知识库][C++基础] 函数重载使用和函数重载的原理

1. C++函数重载

在我们日常对话中,一个词可以有多种含义,人们可以通过对话的上下文来确定该词的真实含义,即该词被重载了。

1.1 函数重载的概念

函数重载:是函数的一种特殊的情况,C++允许在同一作用域中声明几个功能相似的同名函数,这些同名函数的形参列表(参数个数 、参数类型、参数顺序)必须不同(至少三个中有一个不同)

int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

double Add(double x, double y)
{
	return x + y;
}

int main()
{
	cout << Add(1, 2) << endl;
	cout << Add(1.1, 2.2) << endl;

	return 0;
}

在这里插入图片描述
有一个问题,下面的函数属于是重载吗?
1.

int Add(int x,int y)
{
	return x+y;
}

double Add(int x,int y)
{
	return x+y;
}

答案是否定的,只有函数返回类型不同编译器是无法判断要执行哪个函数。

void f(int a)
{
	cout<<"f(int a)"<<endl;
}

void f(int b = 0)
{
	cout<<"f(int b=0)"<<endl;
}

不构成重载,函数缺省不会构成重载。下面可以看到,出现了错误:
在这里插入图片描述
3.

void f()
{
	cout << "f()" << endl;
}

void f(int a = 0)
{
	cout << "f(int a = 0)" << endl;
}

int main()
{
	//f(); //调用产生歧义
	f(1);

	return 0;
}

构成重载,但是在调用时会出现问题:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

2. C++支持函数重载的原理

2.1 前言

由于windowns下名字修饰规则复杂,而Linux下名字修饰规则简单,故本文采用Linux系统进行演示。下面是几个需要提前了解的点:

  1. C++兼容C,程序可以用g++来编译,也可以用gcc来编译(若用gcc来编译,函数就无法重载,我们后面具体介绍原因)。
  2. vs是根据文件后缀去调用对应的编译器,.c就用c编译器,.cpp就用c++编译器。Linux不用区分文件后缀,gcc编译就是c,g++编译就是C++。

下面是我写的一个小程序:
在这里插入图片描述
如果我们用gcc去编译test.c文件的话,就会出现报错:
在这里插入图片描述
如果用**g++**去编译文件的话,就没有问题了。可以看到,成功输出了。
在这里插入图片描述
但为什么会出现上面这种情况呢?接下来我们来详细阐述下原因。

2.2 验证C语言不支持函数重载

简单回顾程序编译链接的过程
在这里插入图片描述
而C不支持重载,C++支持重载关键点就出在链接阶段。
现在我们来观察test.o文件,但由于test.o文件存储的是二进制,我们看不懂,因此使用vs调试里面的反汇编帮助我们看。

下面是程序:
在这里插入图片描述

在16行处打个断点,按F10进入调试,然后选择反汇编。
在这里插入图片描述

当我们调试进行到断点处,按F11进入可看到,jump后面 f 函数括号存储的是函数的地址,我们按F11进入。
在这里插入图片描述

跳转到函数 f 的位置。
在这里插入图片描述

在汇编阶段后,生成了.o文件和符号表,符号表存储的是函数名和函数的地址
在这里插入图片描述
C语言不支持函数重载,因为编译的时候,两个重载函数,函数名相同,在func.o符号表中存在歧义和冲突,其次链接的时候也存在歧义和冲突,因为他们都是直接使用函数名去标识和查找,而重载函数,函数名相同。

2.3 为什么C++支持函数重载

看完上面的论述后,我们可以得出,C语言不支持重载是因为两个重载函数在编译链接的时候,生成的函数名是一样的,因此在目标文件符号表中编译器无法选择执行哪个函数。

C++的目标文件符号表中直接使用函数名来标识和查找函数。

  1. 函数名修饰规则,但是这个修饰规则,不同的编译器下面不同。
    在Linux下,使用objdump命令可查看:
    在这里插入图片描述
    可以看出,两个重载函数被编译成了两个黄色的部分,_Z是前缀,1是函数名字的长度(为 f),f 为函数名,v表示无形参,i 表示有int类型的形参。
    因此g++修饰函数名规则:_Z + 函数名长度 + 函数名 + 参数首字母
    在这里插入图片描述
  1. 有了函数名修饰规则,只要参数不同,func.o 符号表里面重载的函数就不存在二义性和冲突了。
    在这里插入图片描述
  1. 链接的时候,test.o 的main函数里面去调用两个重载的函数,查找地址时,也是明确的。
    链接的时候使用修饰后函数名进行查找。
    在链接的时候 call _Z1fv(?)和 call _Z1fi(?) ,?中的地址就会被填上。
    在这里插入图片描述

2.4 总结

g++编译器下,重载的函数,函数名是不一样的。
在这里插入图片描述
而gcc编译器下,重载的函数,函数名是一样的。

关于call _Z1fv(?)中的地址:
在这里插入图片描述

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