Question

函数多态是 C++在 C 语言的基础上新增的功能。默认参数让您能够使用不同数目的参数调用同一个函数，而函数多态（函数重载）让您能够使用多个同名的函数。术语“多态”指的是有多种形式，因此函数多态允许函数可以有多种形式。类似地，术语“函数重载”指的是可以有多个同名的函数，因此对名称进行了重载。这两个术语指的是同一回事，但我们通常使用函数重载。可以通过函数重载来设计一系列函数——它们完成相同的工作，但使用不同的参数列表。

重载函数就像是有多种含义的动词。例如，Piggy 小姐可以在棒球场为家乡球队助威（root），也可以在地里种植（root）菌类作物。根据上下文可以知道在每一种情况下，root 的含义是什么。同样，C++使用上下文来确定要使用的重载函数版本。

函数重载的关键是函数的参数列表——也称为函数特征标（function signature）。如果两个函数的参数数目和类型相同，同时参数的排列顺序也相同，则它们的特征标相同，而变量名是无关紧要的。C++允许定义名称相同的函数，条件是它们的特征标不同。如果参数数目和/或参数类型不同，则特征标也不同。例如，可以定义一组原型如下的 print( ) 函数：

使用 print( ) 函数时，编译器将根据所采取的用法使用有相应特征标的原型：

例如，print(“Pancakes”, 15) 使用一个字符串和一个整数作为参数，这与#1 原型匹配。

使用被重载的函数时，需要在函数调用中使用正确的参数类型。例如，对于下面的语句：

print( ) 调用与哪个原型匹配呢？它不与任何原型匹配！没有匹配的原型并不会自动停止使用其中的某个函数，因为 C++将尝试使用标准类型转换强制进行匹配。如果#2 原型是 print( ) 唯一的原型，则函数调用 print(year, 6) 将把 year 转换为 double 类型。但在上面的代码中，有 3 个将数字作为第一个参数的原型，因此有 3 种转换 year 的方式。在这种情况下，C++将拒绝这种函数调用，并将其视为错误。

一些看起来彼此不同的特征标是不能共存的。例如，请看下面的两个原型：

您可能认为可以在此处使用函数重载，因为它们的特征标看起来不同。然而，请从编译器的角度来考虑这个问题。假设有下面这样的代码：

参数 x 与 double x 原型和 double &x 原型都匹配，因此编译器无法确定究竟应使用哪个原型。为避免这种混乱，编译器在检查函数特征标时，将把类型引用和类型本身视为同一个特征标。

匹配函数时，并不区分 const 和非 const 变量。请看下面的原型：

下面列出了各种函数调用对应的原型：

dribble( ) 函数有两个原型，一个用于 const 指针，另一个用于常规指针，编译器将根据实参是否为 const 来决定使用哪个原型。dribble( ) 函数只与带非 const 参数的调用匹配，而 drivel( ) 函数可以与带 const 或非 const 参数的调用匹配。drivel( ) 和 dabble( ) 之所以在行为上有这种差别，主要是由于将非 const 值赋给 const 变量是合法的，但反之则是非法的。

请记住，是特征标，而不是函数类型使得可以对函数进行重载。例如，下面的两个声明是互斥的：

因此，C++不允许以这种方式重载 gronk( )。返回类型可以不同，但特征标也必须不同：

在本章稍后讨论过模板后，将进一步讨论函数匹配的问题。

重载引用参数

类设计和 STL 经常使用引用参数，因此知道不同引用类型的重载很有用。请看下面三个原型：

左值引用参数 r1 与可修改的左值参数（如 double 变量）匹配；const 左值引用参数 r2 与可修改的左值参数、const 左值参数和右值参数（如两个 double 值的和）匹配；最后，左值引用参数 r3 与左值匹配。注意到与 r1 或 r3 匹配的参数都与 r2 匹配。这就带来了一个问题：如果重载使用这三种参数的函数，结果将如何？答案是将调用最匹配的版本：

这让您能够根据参数是左值、const 还是右值来定制函数的行为：

如果没有定义函数 stove(double &&)，stove(x+y) 将调用函数 stove(const double &)。

8.4.1 重载示例

本章前面创建了一个 left( ) 函数，它返回一个指针，指向字符串的前 n 个字符。下面添加另一个 left( ) 函数，它返回整数的前 n 位。例如，可以使用该函数来查看被存储为整数的、美国邮政编码的前 3 位——如果要根据城区分拣邮件，则这种操作很有用。

该函数的整数版本编写起来比字符串版本更困难些，因为并不是整数的每一位被存储在相应的数组元素中。一种方法是，先计算数字包含多少位。将数字除以 10 便可以去掉一位，因此可以使用除法来计算数位。更准确地说，可以用下面的循环完成这种工作：

上述循环计算每次删除 n 中的一位时，需要多少次才能删除所有的位。前面讲过，n / = 10 是 n = n / 10 的缩写。例如，如果 n 为 8，则该测试条件将 8/10 的值（0，由于这是整数除法）赋给 n。这将结束循环，digits 的值仍然为 1。但如果 n 为 238，第一轮循环测试将 n 设置为 238/10，即 23。这个值不为零，因此循环将 digits 增加到 2。下一轮循环将 n 设置为 23/10，即 2。这个值还是不为零，因此 digits 将增加到 3。下一轮循环将 n 设置为 2/10，即 0，从而结束循环，而 digits 被设置为正确的值——3。

现在假设知道数字共有 5 位，并要返回前 3 位，则将这个数除以 10 后再除以 10，便可以得到所需的值。每除以 10 次就删除数字的最后一位。要知道需要删除多少位，只需将总位数减去要获得的位数即可。例如，要获得 9 位数的前 4 位，需要删除后面的 5 位。可以这样编写代码：

程序清单 8.10 将上述代码放到了一个新的 left( ) 函数中。该函数还包含一些用于处理特殊情况的代码，如用户要求显示 0 位或要求显示的位数多于总位数。由于新 left( ) 的特征标不同于旧的 left( )，因此可以在同一个程序中使用这两个函数。

程序清单 8.10 leftover.cpp

下面是该程序的输出：

8.4.2 何时使用函数重载

虽然函数重载很吸引人，但也不要滥用。仅当函数基本上执行相同的任务，但使用不同形式的数据时，才应采用函数重载。另外，您可能还想知道，是否可以通过使用默认参数来实现同样的目的。例如，可以用两个重载函数来代替面向字符串的 left( ) 函数：

使用一个带默认参数的函数要简单些。只需编写一个函数（而不是两个函数），程序也只需为一个函数（而不是两个）请求内存；需要修改函数时，只需修改一个。然而，如果需要使用不同类型的参数，则默认参数便不管用了，在这种情况下，应该使用函数重载。

什么是名称修饰

C++如何跟踪每一个重载函数呢？它给这些函数指定了秘密身份。使用 C++开发工具中的编辑器编写和编译程序时，C++编译器将执行一些神奇的操作——名称修饰（name decoration）或名称矫正（name mangling），它根据函数原型中指定的形参类型对每个函数名进行加密。请看下述未经修饰的函数原型：

这种格式对于人类来说很适合；我们知道函数接受两个参数（一个为 int 类型，另一个为 float 类型），并返回一个 long 值。而编译器将名称转换为不太好看的内部表示，来描述该接口，如下所示：

对原始名称进行的表面看来无意义的修饰（或矫正，因人而异）将对参数数目和类型进行编码。添加的一组符号随函数特征标而异，而修饰时使用的约定随编译器而异。