第8章 C++函數(shù)的高級特性
對比于C語言的函數(shù)，C++增加了重載（overloaded）、內(nèi)聯(lián)（inline）、const和virtual四種新機制。其中重載和內(nèi)聯(lián)機制既可用于全局函數(shù)也可用于類的成員函數(shù)，const與virtual機制僅用于類的成員函數(shù)。
重載和內(nèi)聯(lián)肯定有其好處才會被C++語言采納，但是不可以當(dāng)成免費的午餐而濫用。本章將探究重載和內(nèi)聯(lián)的優(yōu)點與局限性，說明什么情況下應(yīng)該采用、不該采用以及要警惕錯用。
8.1 函數(shù)重載的概念
8.1.1 重載的起源
自然語言中，一個詞可以有許多不同的含義，即該詞被重載了。人們可以通過上下文來判斷該詞到底是哪種含義?！霸~的重載”可以使語言更加簡練。例如“吃飯”的含義十分廣泛，人們沒有必要每次非得說清楚具體吃什么不可。別迂腐得象孔已己，說茴香豆的茴字有四種寫法。
在C++程序中，可以將語義、功能相似的幾個函數(shù)用同一個名字表示，即函數(shù)重載。這樣便于記憶，提高了函數(shù)的易用性，這是C++語言采用重載機制的一個理由。例如示例8-1-1中的函數(shù)EatBeef,EatFish,EatChicken可以用同一個函數(shù)名Eat表示，用不同類型的參數(shù)加以區(qū)別。
void EatBeef(…); // 可以改為 void Eat(Beef …);
void EatFish(…); // 可以改為 void Eat(Fish …);
void EatChicken(…); // 可以改為 void Eat(Chicken …);
示例8-1-1 重載函數(shù)Eat
C++語言采用重載機制的另一個理由是：類的構(gòu)造函數(shù)需要重載機制。因為C++規(guī)定構(gòu)造函數(shù)與類同名（請參見第9章），構(gòu)造函數(shù)只能有一個名字。如果想用幾種不同的方法創(chuàng)建對象該怎么辦？別無選擇，只能用重載機制來實現(xiàn)。所以類可以有多個同名的構(gòu)造函數(shù)。
8.1.2 重載是如何實現(xiàn)的？
幾個同名的重載函數(shù)仍然是不同的函數(shù)，它們是如何區(qū)分的呢？我們自然想到函數(shù)接口的兩個要素：參數(shù)與返回值。
如果同名函數(shù)的參數(shù)不同（包括類型、順序不同），那么容易區(qū)別出它們是不同的函數(shù)。
如果同名函數(shù)僅僅是返回值類型不同，有時可以區(qū)分，有時卻不能。例如：
void Function(void);
int Function (void);
上述兩個函數(shù)，第一個沒有返回值，第二個的返回值是int類型。如果這樣調(diào)用函數(shù)：
int x = Function ();
則可以判斷出Function是第二個函數(shù)。問題是在C++/C程序中，我們可以忽略函數(shù)的返回值。在這種情況下，編譯器和程序員都不知道哪個Function函數(shù)被調(diào)用。
所以只能靠參數(shù)而不能靠返回值類型的不同來區(qū)分重載函數(shù)。編譯器根據(jù)參數(shù)為每個重載函數(shù)產(chǎn)生不同的內(nèi)部標(biāo)識符。例如編譯器為示例8-1-1中的三個Eat函數(shù)產(chǎn)生象_eat_beef、_eat_fish、_eat_chicken之類的內(nèi)部標(biāo)識符（不同的編譯器可能產(chǎn)生不同風(fēng)格的內(nèi)部標(biāo)識符）。
如果C++程序要調(diào)用已經(jīng)被編譯后的C函數(shù)，該怎么辦？
假設(shè)某個C函數(shù)的聲明如下：
void foo(int x, int y);
該函數(shù)被C編譯器編譯后在庫中的名字為_foo，而C++編譯器則會產(chǎn)生像_foo_int_int之類的名字用來支持函數(shù)重載和類型安全連接。由于編譯后的名字不同，C++程序不能直接調(diào)用C函數(shù)。C++提供了一個C連接交換指定符號extern“C”來解決這個問題。例如：
extern “C”
{
void foo(int x, int y);
… // 其它函數(shù)
}
或者寫成
extern “C”
{
#include “myheader.h”
… // 其它C頭文件
}
這就告訴C++編譯譯器，函數(shù)foo是個C連接，應(yīng)該到庫中找名字_foo而不是找_foo_int_int。C++編譯器開發(fā)商已經(jīng)對C標(biāo)準(zhǔn)庫的頭文件作了extern“C”處理，所以我們可以用＃include 直接引用這些頭文件。
注意并不是兩個函數(shù)的名字相同就能構(gòu)成重載。全局函數(shù)和類的成員函數(shù)同名不算重載，因為函數(shù)的作用域不同。例如：
void Print(…); // 全局函數(shù)
class A
{…
void Print(…); // 成員函數(shù)
}
不論兩個Print函數(shù)的參數(shù)是否不同，如果類的某個成員函數(shù)要調(diào)用全局函數(shù)Print，為了與成員函數(shù)Print區(qū)別，全局函數(shù)被調(diào)用時應(yīng)加‘::’標(biāo)志。如
::Print(…); // 表示Print是全局函數(shù)而非成員函數(shù)
8.1.3 當(dāng)心隱式類型轉(zhuǎn)換導(dǎo)致重載函數(shù)產(chǎn)生二義性
示例8-1-3中，第一個output函數(shù)的參數(shù)是int類型，第二個output函數(shù)的參數(shù)是float類型。由于數(shù)字本身沒有類型，將數(shù)字當(dāng)作參數(shù)時將自動進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換（稱為隱式類型轉(zhuǎn)換）。語句output(0.5)將產(chǎn)生編譯錯誤，因為編譯器不知道該將0.5轉(zhuǎn)換成int還是float類型的參數(shù)。隱式類型轉(zhuǎn)換在很多地方可以簡化程序的書寫，但是也可能留下隱患。
# include
void output( int x); // 函數(shù)聲明
void output( float x); // 函數(shù)聲明
void output( int x)
{
cout << " output int " << x << endl ;
對比于C語言的函數(shù)，C++增加了重載（overloaded）、內(nèi)聯(lián)（inline）、const和virtual四種新機制。其中重載和內(nèi)聯(lián)機制既可用于全局函數(shù)也可用于類的成員函數(shù)，const與virtual機制僅用于類的成員函數(shù)。
重載和內(nèi)聯(lián)肯定有其好處才會被C++語言采納，但是不可以當(dāng)成免費的午餐而濫用。本章將探究重載和內(nèi)聯(lián)的優(yōu)點與局限性，說明什么情況下應(yīng)該采用、不該采用以及要警惕錯用。
8.1 函數(shù)重載的概念
8.1.1 重載的起源
自然語言中，一個詞可以有許多不同的含義，即該詞被重載了。人們可以通過上下文來判斷該詞到底是哪種含義?！霸~的重載”可以使語言更加簡練。例如“吃飯”的含義十分廣泛，人們沒有必要每次非得說清楚具體吃什么不可。別迂腐得象孔已己，說茴香豆的茴字有四種寫法。
在C++程序中，可以將語義、功能相似的幾個函數(shù)用同一個名字表示，即函數(shù)重載。這樣便于記憶，提高了函數(shù)的易用性，這是C++語言采用重載機制的一個理由。例如示例8-1-1中的函數(shù)EatBeef,EatFish,EatChicken可以用同一個函數(shù)名Eat表示，用不同類型的參數(shù)加以區(qū)別。
void EatBeef(…); // 可以改為 void Eat(Beef …);
void EatFish(…); // 可以改為 void Eat(Fish …);
void EatChicken(…); // 可以改為 void Eat(Chicken …);
示例8-1-1 重載函數(shù)Eat
C++語言采用重載機制的另一個理由是：類的構(gòu)造函數(shù)需要重載機制。因為C++規(guī)定構(gòu)造函數(shù)與類同名（請參見第9章），構(gòu)造函數(shù)只能有一個名字。如果想用幾種不同的方法創(chuàng)建對象該怎么辦？別無選擇，只能用重載機制來實現(xiàn)。所以類可以有多個同名的構(gòu)造函數(shù)。
8.1.2 重載是如何實現(xiàn)的？
幾個同名的重載函數(shù)仍然是不同的函數(shù)，它們是如何區(qū)分的呢？我們自然想到函數(shù)接口的兩個要素：參數(shù)與返回值。
如果同名函數(shù)的參數(shù)不同（包括類型、順序不同），那么容易區(qū)別出它們是不同的函數(shù)。
如果同名函數(shù)僅僅是返回值類型不同，有時可以區(qū)分，有時卻不能。例如：
void Function(void);
int Function (void);
上述兩個函數(shù)，第一個沒有返回值，第二個的返回值是int類型。如果這樣調(diào)用函數(shù)：
int x = Function ();
則可以判斷出Function是第二個函數(shù)。問題是在C++/C程序中，我們可以忽略函數(shù)的返回值。在這種情況下，編譯器和程序員都不知道哪個Function函數(shù)被調(diào)用。
所以只能靠參數(shù)而不能靠返回值類型的不同來區(qū)分重載函數(shù)。編譯器根據(jù)參數(shù)為每個重載函數(shù)產(chǎn)生不同的內(nèi)部標(biāo)識符。例如編譯器為示例8-1-1中的三個Eat函數(shù)產(chǎn)生象_eat_beef、_eat_fish、_eat_chicken之類的內(nèi)部標(biāo)識符（不同的編譯器可能產(chǎn)生不同風(fēng)格的內(nèi)部標(biāo)識符）。
如果C++程序要調(diào)用已經(jīng)被編譯后的C函數(shù)，該怎么辦？
假設(shè)某個C函數(shù)的聲明如下：
void foo(int x, int y);
該函數(shù)被C編譯器編譯后在庫中的名字為_foo，而C++編譯器則會產(chǎn)生像_foo_int_int之類的名字用來支持函數(shù)重載和類型安全連接。由于編譯后的名字不同，C++程序不能直接調(diào)用C函數(shù)。C++提供了一個C連接交換指定符號extern“C”來解決這個問題。例如：
extern “C”
{
void foo(int x, int y);
… // 其它函數(shù)
}
或者寫成
extern “C”
{
#include “myheader.h”
… // 其它C頭文件
}
這就告訴C++編譯譯器，函數(shù)foo是個C連接，應(yīng)該到庫中找名字_foo而不是找_foo_int_int。C++編譯器開發(fā)商已經(jīng)對C標(biāo)準(zhǔn)庫的頭文件作了extern“C”處理，所以我們可以用＃include 直接引用這些頭文件。
注意并不是兩個函數(shù)的名字相同就能構(gòu)成重載。全局函數(shù)和類的成員函數(shù)同名不算重載，因為函數(shù)的作用域不同。例如：
void Print(…); // 全局函數(shù)
class A
{…
void Print(…); // 成員函數(shù)
}
不論兩個Print函數(shù)的參數(shù)是否不同，如果類的某個成員函數(shù)要調(diào)用全局函數(shù)Print，為了與成員函數(shù)Print區(qū)別，全局函數(shù)被調(diào)用時應(yīng)加‘::’標(biāo)志。如
::Print(…); // 表示Print是全局函數(shù)而非成員函數(shù)
8.1.3 當(dāng)心隱式類型轉(zhuǎn)換導(dǎo)致重載函數(shù)產(chǎn)生二義性
示例8-1-3中，第一個output函數(shù)的參數(shù)是int類型，第二個output函數(shù)的參數(shù)是float類型。由于數(shù)字本身沒有類型，將數(shù)字當(dāng)作參數(shù)時將自動進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換（稱為隱式類型轉(zhuǎn)換）。語句output(0.5)將產(chǎn)生編譯錯誤，因為編譯器不知道該將0.5轉(zhuǎn)換成int還是float類型的參數(shù)。隱式類型轉(zhuǎn)換在很多地方可以簡化程序的書寫，但是也可能留下隱患。
# include
void output( int x); // 函數(shù)聲明
void output( float x); // 函數(shù)聲明
void output( int x)
{
cout << " output int " << x << endl ;