小白入门C++ 继承 多态 函数重载

概念:继承和多态

继承可以把父类的所有功能都直接拿过来，这样就不必重零做起，子类只需要新增自己特有的方法，也可以把父类不适合的方法覆盖重写；
有了继承，才能有多态。在调用类实例方法的时候，尽量把变量视作父类类型，这样，所有子类类型都可以正常被接收；
虚函数是面向对象编程实现多态的基本手段。它是面向对象程序设计中的一个重要的概念。只能适用于指针和参考的计算机工程运算。当从父类中继承的时候，虚函数和被继承的函数具有相同的签名。但是在运行过程中，运行系统将根据对象的类型，自动地选择适当的具体实现运行。

例如，一个基类 Animal 有一个虚函数 eat。子类 Fish 要实做一个函数 eat()，这个子类 Fish 与子类 Wolf 是完全不同的，但是你可以引用类别 Animal 底下的函数 eat() 定义，而使用子类 Fish 底下函数 eat() 的进程。
using namespace std;
class Animal
{
public:
virtual void eat() const { cout << “I eat like a generic Animal.” << endl; }
virtual ~Animal() {}
};

class Wolf : public Animal
{
public:
void eat() const { cout << “I eat like a wolf!” << endl; }
};

class Fish : public Animal
{
public:
void eat() const { cout << “I eat like a fish!” << endl; }
};

函数重载

函数重载是指在同一作用域内，可以有一组具有相同函数名，不同参数列表的函数，这组函数被称为重载函数。重载函数通常用来命名一组功能相似的函数，这样做减少了函数名的数量，避免了名字空间的污染，对于程序的可读性有很大的好处。

1、声明/定义重载函数时，是如何解决命名冲突的？（抛开函数重载不谈，using就是一种解决命名冲突的方法，解决命名冲突还有很多其它的方法，这里就不论述了）
2、当我们调用一个重载的函数时，又是如何去解析的？（即怎么知道调用的是哪个函数呢）.

这两个问题是任何支持函数重载的语言都必须要解决的问题！带着这两个问题，我们开始本文的探讨。本文的主要内容如下：

1、例子引入（现象）
什么是函数重载（what）？
为什么需要函数重载（why）？
2、编译器如何解决命名冲突的?
函数重载为什么不考虑返回值类型
3、重载函数的调用匹配
模凌两可的情况
4、编译器是如何解析重载函数调用的？
根据函数名确定候选函数集
确定可用函数
确定最佳匹配函数
5、总结

1、例子引入（现象）

1.1、什么是函数重载（what）？

函数重载是指在同一作用域内，可以有一组具有相同函数名，不同参数列表的函数，这组函数被称为重载函数。重载函数通常用来命名一组功能相似的函数，这样做减少了函数名的数量，避免了名字空间的污染，对于程序的可读性有很大的好处。

看下面的一个例子，来体会一下：实现一个打印函数，既可以打印int型、也可以打印字符串型。在C++中，我们可以这样做：

#include<iostream>using namespace std;void print(int i){        cout<<"print a integer :"<<i<<endl;}void print(string str){        cout<<"print a string :"<<str<<endl;}int main(){        print(12);        print("hello world!");        return 0;

通过上面代码的实现，可以根据具体的print()的参数去调用print(int)还是print(string)。上面print(12)会去调用print(int)，print(“hello world”)会去调用print(string)，如下面的结果：（先用g++ test.c编译，然后执行）
1.2、为什么需要函数重载（why）？

试想如果没有函数重载机制，如在C中，你必须要这样去做：为这个print函数取不同的名字，如print_int、print_string。这里还只是两个的情况，如果是很多个的话，就需要为实现同一个功能的函数取很多个名字，如加入打印long型、char*、各种类型的数组等等。这样做很不友好！
类的构造函数跟类名相同，也就是说：构造函数都同名。如果没有函数重载机制，要想实例化不同的对象，那是相当的麻烦！
操作符重载，本质上就是函数重载，它大大丰富了已有操作符的含义，方便使用，如+可用于连接字符串等！
通过上面的介绍我们对函数重载，应该唤醒了我们对函数重载的大概记忆。下面我们就来分析，C++是如何实现函数重载机制的。

2、编译器如何解决命名冲突的?

为了了解编译器是如何处理这些重载函数的，我们反编译下上面我们生成的执行文件，看下汇编代码（全文都是在Linux下面做的实验，Windows类似，你也可以参考《一道简单的题目引发的思考》一文，那里既用到Linux下面的反汇编和Windows下面的反汇编，并注明了Linux和Windows汇编语言的区别）。我们执行命令objdump -d a.out >log.txt反汇编并将结果重定向到log.txt文件中，然后分析log.txt文件。

发现函数void print(int i) 编译之后为：（注意它的函数签名变为——_Z5printi）

我们可以发现编译之后，重载函数的名字变了不再都是print！这样不存在命名冲突的问题了，但又有新的问题了——变名机制是怎样的，即如何将一个重载函数的签名映射到一个新的标识？我的第一反应是：函数名+参数列表，因为函数重载取决于参数的类型、个数，而跟返回类型无关。但看下面的映射关系：

void print(int i) –> _Z5printi
void print(string str) –> _Z5printSs

进一步猜想，前面的Z5表示返回值类型，print函数名，i表示整型int，Ss表示字符串string，即映射为返回类型+函数名+参数列表。最后在main函数中就是通过_Z5printi、_Z5printSs来调用对应的函数的：

80489bc: e8 73 ff ff ff call 8048934 <_Z5printi>
……………
80489f0: e8 7a ff ff ff call 804896f <_Z5printSs>

我们再写几个重载函数来验证一下猜想，如:

void print(long l) –> _Z5printl
void print(char str) –> _Z5printc
可以发现大概是int->i，long->l，char->c，string->Ss….基本上都是用首字母代表，现在我们来现在一个函数的返回值类型是否真的对函数变名有影响，如：

#include<iostream>using namespace std;int max(int a,int b){        return a>=b?a:b;}double max(double a,double b){        return a>=b?a:b;}int main(){        cout<<"max int is: "<<max(1,3)<<endl;        cout<<"max double is: "<<max(1.2,1.3)<<endl;        return 0;}

int max(int a,int b) 映射为_Z3maxii、double max(double a,double b) 映射为_Z3maxdd，这证实了我的猜想，Z后面的数字代码各种返回类型。更加详细的对应关系，如那个数字对应那个返回类型，哪个字符代表哪重参数类型，就不去具体研究了，因为这个东西跟编译器有关，上面的研究都是基于g++编译器，如果用的是vs编译器的话，对应关系跟这个肯定不一样。但是规则是一样的：“返回类型+函数名+参数列表”。

既然返回类型也考虑到映射机制中，这样不同的返回类型映射之后的函数名肯定不一样了，但为什么不将函数返回类型考虑到函数重载中呢？——这是为了保持解析操作符或函数调用时，独立于上下文（不依赖于上下文），看下面的例子

float sqrt(float);
double sqrt(double);

void f(double da, float fla)
{
float fl=sqrt(da);//调用sqrt(double)
double d=sqrt(da);//调用sqrt(double)

  fl=sqrt(fla);//调用sqrt(float)

d=sqrt(fla);//调用sqrt(float)
}
如果返回类型考虑到函数重载中，这样将不可能再独立于上下文决定调用哪个函数。

至此似乎已经完全分析清楚了，但我们还漏了函数重载的重要限定——作用域。上面我们介绍的函数重载都是全局函数，下面我们来看一下一个类中的函数重载，用类的对象调用print函数，并根据实参调用不同的函数。
void print(int i) –> _ZN4test5printEi

void print(char c) –> _ZN4test5printEc

注意前面的N4test，我们可以很容易猜到应该表示作用域，N4可能为命名空间、test类名等等。这说明最准确的映射机制为：作用域+返回类型+函数名+参数列表