【C/C++】深入理解--函数重载（什么是函数重载？为什么要有函数重载？）

一、前言

二、函数重载

🍎什么是函数重载

🍐函数重载的条件

🍇函数重载的注意点

🍉为什么要有函数重载

🍓为何C语言不支持函数重载，反倒C++可以？

💦 Linux环境下演示函数重载

💦结论

四、总结与提炼

五、共勉

一、前言

自然语言中，一个词可以有多重含义，人们可以通过上下文来判断该词真实的含义，即该词被重载了。比如：以前有一个笑话，国有两个体育项目大家根本不用看，也不用担心。一个是乒乓球，一个是男足。前者是“谁也赢不了！”，后者是“谁也赢不了！”

同时---我们在平时写代码中也会用到几个函数但是他们的实现功能相同，但是有些细节却不同。例如：交换两个数的值其中包括（int, float,char,double)这些个类型。在C语言中我们是利用不同的函数名来加以区分。
void Swap1(int* a, int* b);            ---- int 类型
void Swap2(float* a, float* b);        ---- float 类型
void Swap3(char* a, char* b);          ---- char 类型
void Swap4(double* a, double* b);      ---- double 类型
我们可以看出这样的代码不美观而且给程序猿也带来了很多的不便。于是在C++中人们提出了用一个函数名定义多个函数，也就是所谓的函数重载。

二、函数重载

🍎什么是函数重载

函数重载:是函数的一种特殊情况。C语言不支持函数重载，而C++允许在同一作用域中声明几个功能类似的同名函数，这些同名函数的形参列表(参数个数或类型或顺序)必须不同，常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题。

简单来说，C++允许同一作用域中出现函数名相同，参数不同，功能相似的函数，而这些函数就构成函数重载。
void Swap(int* a, int* b)
{int temp = *a;*a = *b;*b = temp;
}void Swap(double* a, double* b)
{double temp = *a;*a = *b;*b = temp;
}
//这两个函数就构成函数重载
这两个函数就构成函数重载

注意：

对于函数重载这个概念，我们在学习C语言的时候是没有听过的，因为在C语言中是不存在函数重载概念的。只有在.cpp的文件中，我们才可以进行函数重载

🍐函数重载的条件

第一要满足：函数名相同

第二要满足：参数不同，具体表现在参数类型的顺序、参数的个数、参数的类型。

参数的类型不同的函数重载

参数的个数不同的函数重载

参数类型的顺序不同

🍇函数重载的注意点

仅仅修改函数返回类型-------- 不能称为函数重载

因为无法区分你要调用的是谁

🍉为什么要有函数重载

C语言不支持同一作用域存在同名函数，那么我们修改一下函数名不就行了吗？函数重载真正能体现价值的地方到底在哪呢？

第一：书写函数名方便。

比如，我们要写两个交换函数，第一个是交换两个整形，第二个是交换两个浮点型，那么你只需要都取Swap即可，不需要写成Swapi、Swapd，如果参数复杂呢？你又要写成什么呢？

到不如直接写成Swap，然后传不同的参数，编译器会自动匹配最符合的函数。

第二：类中构造函数的实现也依靠函数重载

构造函数是同名的成员函数，它一般被划分为：有参构造、无参构造、拷贝构造，它们构成函数重载。

第三：模板的底层实现也依靠函数重载

模板的其实就是让编译器就为你创建重载函数，比如Swap（const T& a,const T&b）

当你传两个整形给a和b时，编译器会自动生成Swap(int* a,int* b)，当你传两个浮点型double时，编译器会自动生成Swap(double* a,double* b)。

以上等等C++中好用的机制都依靠于函数重载，函数重载在C++中的地位不言而喻。

🍓为何C语言不支持函数重载，反倒C++可以？

有了函数重载，确实要比不支持函数重载的C语言上方便了许多，这难免会有人提问到：

既然函数重载这么好，为何C语言就不行呢？
C++又是如何支持函数重载的呢？

接下来，我就展开来讨论下：首先，为了更好的显现出其具体操作过程，我将在Linux的环境下向大家展示其具体过程。其次，解释其原理需要借助我们之前讲解过的程序编译链接，所以下文我也会带着再简要讲解下。所以，正文开始：

💦 Linux环境下演示函数重载

gcc编译 -- C语言版本

首先，我们在Linux环境下创建3个目录：fun.h、fun.c、test.c。来分别进行声明、定义、实现。

注意后缀，都是以.c命名，这说明以下操作是在C语言的情况下进行的

对上述代码编译运行后没有错误，接下来用gcc编译对它生成 tc 可执行程序.

接下来，我们在原有文件的基础上再写一个函数来确保其是函数重载

此时我们用gcc对它进行编译：

很明显发生错误，再强调下，上述操作是在C语言的基础上完成的。这就足矣说明，C语言是不支持函数重载的，想要搞清楚原因前，就要先明白程序的编译链接，看下文：

回顾程序的编译链接

程序的编译链接我在曾经的一篇博文中已详细讲解过，这里直接给出链接：
程序环境的编译链接

针对上述的三个目录文件：fun.h、fun.c、test.c，接下来展开讨论：

程序的编译链接分为四大过程：

预处理 -- 头文件展开、宏替换、条件编译、去掉注释。预处理后生成fun.i和test.i文件
编译 -- 检查语法，生成汇编代码。编译后生成fun.s和test.s文件
汇编 -- 把汇编代码转换成二进制的机器码。汇编后生成fun.o和test.o文件
链接 -- 合并段表、符号表的合并和符号表的重定位。通俗讲就是找调用函数的地址，链接对应上，合并到一起

看图：

首先预处理：

1. 取消注释 ----- 2. 宏替换 ----- 3. 条件编译 ----- 4. 头文件展开

其次编译，会生成符号表（记录的是函数定义和函数地址的映射）以及函数调用指令

这里生成了main函数的指令，其中有fun，因为还不知道确切的地址，只是有声明，所以先用?表示，接着进入链接，找调用函数的地址，链接对应上，并合并到一起。随后就在编译形成的符号表里寻找与main函数指令相同的函数名，并找到其地址

采用C语言编译器编译后结果

首先我们采用查看可执行文件的反汇编指令-------objdump -S 可执行文件

查看结果：

gcc的函数名修饰规则

有没有发现C语言直接以函数名命名，没有任何其它的修饰，这么做也就注定造成了出现多个相同函数名的时候，在链接时call不知道链接哪个，因为函数名都是一样的，找不到其地址，这也就说明了C语言不支持函数重载，其链接过程的图示和上述图示一样：

采用C++编译器编译后结果

我们采用如下指令编译：

查看结果：

函数一：

函数二：

g++的函数名修饰规则

仔细观察C++版本的汇编指令，观察两个不同函数的函数名修饰样式：

一个是<_Z3fid>:
另一个是<_Z3fdi>:

有没有发现它把参数类型的首字母带进去了，那也就意味着你的参数的类型不同，个数不同，参数顺序不同都会导致函数名不同

这个时候，C++编译后生成的符号表里以及链接时函数调用指令应该是这个样子：

这个时候，C++在链接的过程中，call找的就是其修饰后的函数名，函数名不同，自然不会出错，这就是C++支持函数重载的核心所在，而C语言的函数命名规则是根据函数名设定的，函数名相同的话，链接就会出错，找不到确切地址，自然不会支持函数重载

再来确定下C++函数名的修饰规则：

_Z 函数名长度函数名类型首字母

而返回值的不同并不会影响到函数名的修饰规则，这也就是为什么前面强调的函数返回类型不同不支持函数重载

💦结论

C++支持函数重载而C语言不支持是因为函数在内存中的存储方式不相同，C语言是直接以函数名修饰，而C++是_Z 函数名长度函数名类型首字母，导致C++支持重载，而C语言不支持重载。

四、总结与提炼

最后我们来总结一下本文所学习的的内容📖

首先在文章的开始，我通过两个生活中的小案例先带读者了解了什么是函数重载的概念。然后讲述了有关函数重载的三种形式，分别是：【类型】不同、【个数】不同和【类型顺序】不同三种。对函数重载有了一个基本的认识
然后我们便通过双系统深入探究了对于C++而言对函数在编译之后会进行一个函数名修饰，Linux环境下易理解一些，Windows环境下的解析过于复杂，若是有兴趣的读者可以继续深入