【C++学习】C++入门 | 缺省参数 | 函数重载 | 探究C++为什么能够支持函数重载

写在前面:

上一篇文章我介绍了C++该怎么学,什么是命名空间,以及C++的输入输出,

这里是传送门:http://t.csdn.cn/Oi6V8

这篇文章我们继续来学习C++的基础知识。

目录

写在前面:

1. 缺省参数

2. 函数重载

3. C++是如何支持函数重载的

写在最后:


1. 缺省参数

在学习C语言的时候,如果一个函数存在参数,

比如说这个函数:

void Func(int a) {}

我们在调用的时候就一定要给他传参,

而C++提供的缺省参数,能让我们对函数的传参更加灵活,

举个例子:

#include <iostream>
using namespace std;void Func(int a = 10) {cout << a << endl;
}int main()
{Func();  //没有传参的时候,使用参数的默认值Func(20);//传参的时候,使用指定的实参return 0;
}

我们给函数设置一个缺省值,这样在我们不给函数传参的时候,

函数的形参会自动使用缺省参数,而如果我们自己给函数传参,

函数形参使用的就是我们指定或者说传给他的值。

输出:

10 
20

那如果有多个函数参数的函数呢?

来看下一个例子: 

#include <iostream>
using namespace std;void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30) {cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;cout << "c = " << c << endl;
}int main()
{Func();return 0;
}

如果是这样的一个函数,

我们传参的时候能不能只传一部分呢?

来看例子:

#include <iostream>
using namespace std;void Func(int a = 10, int b = 20, int c = 30) {cout << "a = " << a << " ";cout << "b = " << b << " ";cout << "c = " << c << endl;
}int main()
{Func();Func(1);Func(1, 2);Func(1, 2, 3);return 0;
}

输出:

a = 10 b = 20 c = 30
a = 1 b = 20 c = 30
a = 1 b = 2 c = 30
a = 1 b = 2 c = 3

我们发现这样是可行的,

那如果我想要跳着传呢?

比如说这样传上面函数的参数:

Func(1, , 2);

这样是不行的,会报错,

实际上,我们只能按顺序来传,从左往右依次传参,其他都是不行的。

你可能会有疑问,为什么要这样设计,跳着传好像也没什么啊?

我也不知道为啥,因为C++祖师爷就是这么规定的,可能祖师爷不喜欢吧。

我们上述的缺省参数的用法其实叫全缺省,

我们还可以用半缺省,也就是一些参数给缺省值,一些参数不给,

举个例子:

#include <iostream>
using namespace std;//半缺省
void Func(int a, int b = 20, int c = 30) {cout << "a = " << a << " ";cout << "b = " << b << " ";cout << "c = " << c << endl;
}int main()
{Func(1);Func(1, 2);Func(1, 2, 3);return 0;
}

可别搞错了哦,半缺省只是一部分参数不使用缺省参数,

而不是真的一半的参数。

这里就有有一个规定,缺省也必须是连续的,

而且缺省必须是从右往左的缺省,不然就会报错:

比如说这样子,编译器就会报错:

void Func(int a = 10, int b, int c = 30) {}

这里要分清楚:

缺省,是要从右往左缺省

传参,是要从左往右传参

那为什么祖师爷要设置这样一个语法呢?

实际上,这个语法在一些场景还是非常有用的,

我们来看这样一个场景,

比如说我们要对一个栈进行初始化:

#include <iostream>
using namespace std;struct Stack {int* a;int top;int capacity;
};//初始化一个栈
void StackInit(struct Stack* ptr) {ptr->a = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);if (ptr->a == nullptr) {perror("StackInit::malloc::fail");return;}ptr->top = 0;ptr->capacity = 4;
}int main()
{struct Stack st;StackInit(&st);//然后我们之后要对栈插入100个数据return 0;
}

如果我们明知道之后就要往栈里插入100个数据,

而我们初识化默认就是初始化大小是4个整形,

那之后插入数据的过程就会频繁扩容导致不必要的损耗,

如果我们多加一个参数:

#include <iostream>
using namespace std;struct Stack {int* a;int top;int capacity;
};//初始化一个栈
void StackInit(struct Stack* ptr, int defaultCapacity = 4) {ptr->a = (int*)malloc(sizeof(int) * defaultCapacity);if (ptr->a == nullptr) {perror("StackInit::malloc::fail");return;}ptr->top = 0;ptr->capacity = defaultCapacity;
}int main()
{struct Stack st;StackInit(&st, 100);//然后我们之后要对栈插入100个数据return 0;
}

这样如果我们有需要就可以直接指定开辟空间大小,

不需要的时候不传第二个参数,也能自动使用默认的大小初始化。

这个问题就很好的解决了。

这里再补充一嘴,C语言的时候我们其实通常是这样解决这种问题的:

#include <iostream>
using namespace std;#define DEFAULT_CAPACITY 100struct Stack {int* a;int top;int capacity;
};//初始化一个栈
void StackInit(struct Stack* ptr) {ptr->a = (int*)malloc(sizeof(int) * DEFAULT_CAPACITY);if (ptr->a == nullptr) {perror("StackInit::malloc::fail");return;}ptr->top = 0;ptr->capacity = DEFAULT_CAPACITY;
}int main()
{struct Stack st;StackInit(&st);//然后我们之后要对栈插入100个数据return 0;
}

通过定义一个宏的形式,

这样如果要修改初识化大小,就只用修改宏定义就行,

但是这样是没有C++这种用法灵活,

如果我们要创建两个栈,一个容量100,一个容量4的时候,他就做不到了:

#include <iostream>
using namespace std;struct Stack {int* a;int top;int capacity;
};//初始化一个栈
void StackInit(struct Stack* ptr, int defaultCapacity = 4) {ptr->a = (int*)malloc(sizeof(int) * defaultCapacity);if (ptr->a == nullptr) {perror("StackInit::malloc::fail");return;}ptr->top = 0;ptr->capacity = defaultCapacity;
}int main()
{struct Stack st1;StackInit(&st1, 100);//然后我们之后要对栈插入100个数据struct Stack st2;StackInit(&st2);return 0;
}

在这个场景下,使用C++就非常的舒适。

当然啦,我们也不能说C语言就不好,C语言也是有他自己独特的优势的。

这里还有一个细节要注意,

在使用缺省参数的时候,声明和定义不能都给缺省。

那是给声明还是给定义缺省值呢?

我就直接说了,只能给声明缺省值,

我来解释一下为什么,我们调用函数的时候,其实看到的就是声明,

如果需要传参就传参,如果有缺省值没传参,传的参数就自动变成缺省参数的值,

而定义不关心这些,定义只知道你一定要给我传两个参数,

所以我们只给声明缺省值。

#include <iostream>
using namespace std; struct Stack {int* a;int top;int capacity;
};//声明给缺省
void StackInit(struct Stack* ptr, int defaultCapacity = 4);int main()
{struct Stack st1;StackInit(&st1, 100);//然后我们之后要对栈插入100个数据struct Stack st2;StackInit(&st2);return 0;
}//初始化一个栈
void StackInit(struct Stack* ptr, int defaultCapacity) {ptr->a = (int*)malloc(sizeof(int) * defaultCapacity);if (ptr->a == nullptr) {perror("StackInit::malloc::fail");return;}ptr->top = 0;ptr->capacity = defaultCapacity;
}

2. 函数重载

什么是函数重载,我们来看一个例子:

#include <iostream>
using namespace std;void add(int x, int y) {cout << "int" << endl;
}void add(double x, double y) {cout << "double" << endl;
}int main()
{add(1, 2);add(1.1, 2.2);return 0;
}

输出:

int
double

这个就是函数重载,

我们发现这两个函数函数名相同,但是参数类型却不同,

C语言是不允许同名函数的,而C++函数重载可以支持这个语法,

在函数调用的时候,能够根据你传的参数自动匹配类型。

补充:函数重载对函数返回值没有要求,也就是返回值不同是不构成重载的。

这里我直接总结出函数重载的规则,记住就行了:

1. 在同一个作用域

2. 函数名相同

3. 参数的类型不同或者类型的个数或者顺序不同

这个时候就出现了有趣的情况,

来看例子:

#include <iostream>
using namespace std;void f() {cout << "f()" << endl;
}void f(int a = 0) {cout << "f(int a = 0)" << endl;
}int main()
{return 0;
}

你觉得这段代码构成重载吗?

答案是构成的,因为他符合重载的规则,是可以编译通过的,

但是,如果我们无参调用这个函数呢? 编译器就会直接报错:

f()

不能这样子调用,因为这样存在调用歧义。

其实函数重载就这一点点知识,已经讲完了,

但是,有一个问题,为什么C语言不支持重载,而C++能支持重载呢?

C++是怎么支持重载的呢?

其实是在编译链接的过程,函数名修饰规则有所不同。

3. C++是如何支持函数重载的

这里我需要先做的一个小的铺垫内容,

我们在进行函数调用的时候,调用函数的底层是怎么样的?

比如说这一段代码:

#include <stdio.h>void f(int a) {printf("f(int a)\n");
}void f(int a, double b) {printf("f(int a, double b)\n");
}int main()
{f(1);f(1, 1.1);return 0;
}

来看汇编代码:

我们可以看到,汇编实际上是使用call 指令来调用函数的,

然后在调用 jump 指令跳转到函数的定义:

 

这个时候我们就进入函数了:

 那么了解函数是怎么调用之后,我们再继续探究函数重载, 

这里我采用gcc环境来进行演示,

先来看C语言,还是这段代码:

#include <stdio.h>void f(int a) {printf("f(int a)\n");
}void f(int a, double b) {printf("f(int a, double b)\n");
}int main()
{f(1);f(1, 1.1);return 0;
}

这样子肯定是编译不通过的,

看到这个报错,conflicing types,其实就是函数名冲突了,

我们修改一下代码,让他能够编译通过:
 

#include <stdio.h>void f(int a, double b) {printf("f(int a, double b)\n");
}int main()
{f(1, 1.1);return 0;
}

来看看他的汇编代码是怎么样的:

 我们通过汇编可以看到,汇编代码中 call 的这个函数的函数名是 f 

跟我们设置的函数名是相同的,

要是我们定义了两个函数名相同的函数,那 call < f > ,究竟call 的是谁?

那就会出现函数命名的冲突问题,

但是这些只是我们现在的推测,接下来我们看看C++的汇编是怎么操作的:

还是这段代码:

#include <stdio.h>void f(int a) {printf("f(int a)\n");
}void f(int a, double b) {printf("f(int a, double b)\n");
}int main()
{f(1);f(1, 1.1);return 0;
}

但是我们换成了C++的环境(C++兼容C语言)

看看我们发现了什么?

两个同样的函数,到了C++环境下编译出来的汇编代码,他的函数名怎么这么奇怪?

上面是带有两个函数参数的函数 f (int a, double b) 

我们再来看看那个带着一个函数参数的同名函数 f (int a):

发现了吗?

他们在C++代码中函数名是相同的,

但是到了汇编代码这里,函数名却不一样了,使用 call 指令调用的函数就不一样了,

这样就没有所谓的函数名冲突的问题了,

现在你应该大致理解为什么C语言不支持同名函数了,

C语言下编译出来的汇编代码的函数名是跟C语言代码写的函数名是相同的,

就自然不支持同名函数,而C++编译出来的汇编代码展现的函数名明显不相同。

我们再仔细看看:

 

 可以看到他的命名规则还是有一点讲究的。

不过他的命名规则的细节我就不深究了,最重要的是理解函数重载的底层是怎么样的。

祖师爷创造这些语法还是有迹可循的,

同时我们也能感受到,真正设计一个语言还是非常困难的,

需要对各方面的知识有着深入的理解。

这里还是补充一嘴:学习C++的时候,多学底层还是非常重要的,

我们要做到:知其然,知其所以然,这样才能体现我们学习的优势,算是我的一些感想吧。

补充:

这个时候我们又能理解一个点,

函数重载为什么不能支持函数返回值不同呢?一定要返回值相同才能重载。

我们刚刚分析的汇编代码中的函数名修饰规则,

实际上汇编在调用函数的时候,就是通过call 指令查找函数的过程,

来看这段代码:

#include <stdio.h>void func();
int func();int main()
{func();return 0;
}

返回值在调用的时候不会体现,

也就是说我们在调用 func() 函数的时候,我们不知道调用的是哪一个,

如果参数不同,编译器至少知道这是两个不同的函数,

到 call 的时候才可能出现查找函数出现歧义,

而调用 func() 这个函数,编译器就不知道究竟想调用哪个函数,

所以在编译阶段就会直接报错,

所以就算把返回值加入函数名修饰规则,编译也走不到那一步。

来看一眼编译器是怎么说的:

 直接给你飘红了,还贴心的告诉你无法支持按返回类型区分的函数重载。

这里补充一句:

为什么我不在Windows下或者说VS下探究这个函数名修饰规则,

而是跑到了gcc/g++环境下去看呢?

因为VS他的函数名修饰规则比较复杂,没有g++那么清晰,

如果你感兴趣的话可以上网搜一下VS下的函数名修饰规则,这里就不展示了。

写在最后:

以上就是本篇文章的内容了,感谢你的阅读。

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