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C++中函数重载解析：从原理到应用

news 2025/10/25 15:51:29

一、函数重载初始

1.1 什么是函数重载

函数重载是C++中的重要特性，允许在同一作用域内声明多个同名函数，但这些函数的参数列表必须不同。具体来说，参数列表的区别可以体现在参数类型、参数个数或参数顺序上。

#include<iostream>
using namespace std;
void show(int x){cout<<"整数:"<<x<<endl;}
void show(double x){cout<<"浮点数:"<<x<<endl;}
void show(int x,double y){cout<<"两个参数:"<<x<<","<<y<<endl;}
int main(){show(10);show(3.14);show(5,2.5);return 0;
}

1.2 函数名修饰规则

C++编译器通过名称修饰来实现函数重载。不同编译器有不同的修饰规则：

GCC修饰规则示例：

void func(int) → _Z4funci

void func(double) → _Z4funcd

void func(int, double) → _Z4funcid

Visual C++修饰规则示例：

void func(int) → ?func@@YAXH@Z

void func(double) → ?func@@YAXN@Z

1.3 函数重载的核心规则

1.3.1 有效的重载条件

class Calc{
public:int add(int a,int b){return a+b;}double add(double a,double b){return a+b;}int add(int a,int b,int c){return a+b+c;}
};

1.3.2 无效的重载情况

class ErrorExample{
public:void process(int x){}//int process(int x){} //错误:仅返回类型不同//void process(const int x){} //错误:const不构成重载
};

二、函数重载的实现细节

2.1 参数类型的精确匹配

#include<iostream>
using namespace std;
void display(char c){cout<<"字符:"<<c<<endl;}
void display(int i){cout<<"整数:"<<i<<endl;}
void display(const char* s){cout<<"字符串:"<<s<<endl;}
int main(){display('A');display(100);display("Hello");return 0;
}

2.2 常量成员函数重载

class Array{int data[10];
public:int get(int index){return data[index];}int get(int index)const{return data[index];}
};

2.3 默认参数与重载的交互

class Config{
public:void setValue(int a){cout<<"一个参数:"<<a<<endl;}void setValue(int a,int b=10){cout<<"两个参数:"<<a<<","<<b<<endl;}
};
void testConfig(){Config cfg;//cfg.setValue(5); //歧义错误cfg.setValue(5,20); //明确调用
}

三、调用约定详解

3.1 常见调用约定类型

#include<iostream>
using namespace std;
extern "C" void c_func(int x); //C调用约定
void __stdcall std_func(int x); //标准调用约定
void __fastcall fast_func(int x); //快速调用约定
void __cdecl cpp_func(int x); //C++默认约定
class Test{
public:void __thiscall member_func(); //成员函数约定
};

3.2 调用约定的实际影响

int __cdecl cdecl_add(int a,int b){return a+b;}
int __stdcall stdcall_add(int a,int b){return a+b;}
void demo(){int r1=cdecl_add(1,2); //调用者清理栈int r2=stdcall_add(1,2); //被调用者清理栈cout<<"结果:"<<r1<<","<<r2<<endl;
}

四、函数重载的实战应用

4.1 数学运算类实现

class Math{
public:static int max(int a,int b){return a>b?a:b;}static double max(double a,double b){return a>b?a:b;}static int max(int a,int b,int c){return max(max(a,b),c);}static int max(const int arr[],int size){int m=arr[0];for(int i=1;i<size;i++)if(arr[i]>m)m=arr[i];return m;}
};
int main(){cout<<Math::max(1,2)<<endl;cout<<Math::max(1.1,2.2)<<endl;cout<<Math::max(1,2,3)<<endl;int arr[]={1,5,3,7,2};cout<<Math::max(arr,5)<<endl;return 0;
}

4.2 字符串处理工具

class StringUtil{
public:static void format(char* buf,const char* fmt){sprintf(buf,"%s",fmt);}static void format(char* buf,const char* fmt,int val){sprintf(buf,fmt,val);}static void format(char* buf,const char* fmt,double val){sprintf(buf,fmt,val);}static void format(char* buf,const char* fmt,const char* val){sprintf(buf,fmt,val);}
};
void testStringUtil(){char buffer[100];StringUtil::format(buffer,"消息:%s","Hello");cout<<buffer<<endl;StringUtil::format(buffer,"数字:%d",42);cout<<buffer<<endl;
}

4.3 智能指针模拟

template<typename T>
class SmartPtr{T* ptr;
public:SmartPtr(T* p=nullptr):ptr(p){}T& operator*(){return *ptr;}T* operator->(){return ptr;}operator bool()const{return ptr!=nullptr;}
};
void demoSmartPtr(){SmartPtr<int>p1(new int(10));SmartPtr<double>p2(new double(3.14));if(p1)cout<<"值:"<<*p1<<endl;if(p2)cout<<"值:"<<*p2<<endl;
}

五、注意事项和最佳实践

5.1 避免歧义调用

class Problem{
public:void compute(int a,double b=0.0){}void compute(int a){}
};
void testProblem(){Problem p;//p.compute(5); //歧义错误p.compute(5,1.0); //正确
}

5.2 模板函数重载

template<typename T>
void process(T value){cout<<"模板:"<<value<<endl;}
void process(int value){cout<<"特化:"<<value<<endl;}
void testTemplate(){process(10); //调用特化版本process(10.5); //调用模板版本process("text"); //调用模板版本
}

5.3 继承中的重载

class Base{
public:virtual void execute(int x){cout<<"Base int"<<endl;}virtual void execute(double x){cout<<"Base double"<<endl;}
};
class Derived:public Base{
public:using Base::execute; //引入基类重载void execute(const char* x){cout<<"Derived string"<<endl;}
};
void testInheritance(){Derived d;d.execute(10); //调用基类版本d.execute(3.14); //调用基类版本d.execute("text"); //调用派生类版本
}

六、常见面试题精讲

6.1 基础概念题

题目1： 下面代码能否编译？为什么？

void func(int a){}
void func(const int a){}

答案： 不能编译，因为const不构成重载条件。

题目2： 以下哪个是有效的函数重载？

A. void test(int a) 和 int test(int a)
B. void test(int a) 和 void test(int a, int b=10)
C. void test(int a) 和 void test(double a)

答案： C

6.2 代码分析题

题目3： 分析以下代码输出结果

#include<iostream>
using namespace std;
void print(int i){cout<<"int:"<<i<<endl;}
void print(char c){cout<<"char:"<<c<<endl;}
int main(){print(65);print('A');return 0;
}

答案：int:65 char:A

6.3 高级理解题

题目4： 解释下面代码的行为

class Test{
public:static void show(int x){cout<<"static"<<endl;}void show(double x){cout<<"member"<<endl;}
};
int main(){Test::show(5);Test t;t.show(5.0);
}

答案： 静态函数和成员函数可以形成重载，通过不同调用方式区分。

6.4 实际应用题

题目5： 设计一个Logger类，支持不同级别的日志输出

class Logger{
public:enum Level{INFO,WARN,ERROR};void log(const string& msg){log(INFO,msg);}void log(Level level,const string& msg){cout<<"["<<levelToString(level)<<"]"<<msg<<endl;}void log(Level level,const string& msg,const string& file,int line){cout<<"["<<levelToString(level)<<"]"<<file<<":"<<line<<" "<<msg<<endl;}
private:string levelToString(Level level){switch(level){case INFO:return "INFO";case WARN:return "WARN";case ERROR:return "ERROR";default:return "UNKNOWN";}}
};