1、第8章 C+函數的高級特性對比于C語言的函數，C+增加了重載（overloaded）、內聯（inline）、const和virtual四種新機制。其中重載和內聯機制既可用于全局函數也可用于類的成員函數，const與virtual機制僅用于類的成員函數。 重載和內聯肯定有其好處才會被C+語言采納，但是不可以當成免費的午餐而濫用。本章將探究重載和內聯的優點與局限性，說明什么情況下應該采用、不該采用以及要警惕錯用。8.1 函數重載的概念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。“詞的重載”可以使語言更加簡練。例如“吃飯”

2、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用同一個名字表示，即函數重載。這樣便于記憶，提高了函數的易用性，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EatBeef,EatFish,EatChicken可以用同一個函數名Eat表示，用不同類型的參數加以區別。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 E

3、at(Chicken );示例8-1-1 重載函數EatC+語言采用重載機制的另一個理由是：類的構造函數需要重載機制。因為C+規定構造函數與類同名（請參見第9章），構造函數只能有一個名字。如果想用幾種不同的方法創建對象該怎么辦？別無選擇，只能用重載機制來實現。所以類可以有多個同名的構造函數。8.1.2 重載是如何實現的？幾個同名的重載函數仍然是不同的函數，它們是如何區分的呢？我們自然想到函數接口的兩個要素：參數與返回值。如果同名函數的參數不同（包括類型、順序不同），那么容易區別出它們是不同的函數。如果同名函數僅僅是返回值類型不同，有時可以區分，有時卻不能。例如：void Function(vo

4、id);int Function (void);上述兩個函數，第一個沒有返回值，第二個的返回值是int類型。如果這樣調用函數：int x = Function ();則可以判斷出Function是第二個函數。問題是在C+/C程序中，我們可以忽略函數的返回值。在這種情況下，編譯器和程序員都不知道哪個Function函數被調用。所以只能靠參數而不能靠返回值類型的不同來區分重載函數。編譯器根據參數為每個重載函數產生不同的內部標識符。例如編譯器為示例8-1-1中的三個Eat函數產生象_eat_beef、_eat_fish、_eat_chicken之類的內部標識符（不同的編譯器可能產生不同風格的內部標識

5、符）。如果C+程序要調用已經被編譯后的C函數，該怎么辦？假設某個C函數的聲明如下：void foo(int x, int y);該函數被C編譯器編譯后在庫中的名字為_foo，而C+編譯器則會產生像_foo_int_int之類的名字用來支持函數重載和類型安全連接。由于編譯后的名字不同，C+程序不能直接調用C函數。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foo是個C連接，應該

6、到庫中找名字_foo而不是找_foo_int_int。C+編譯器開發商已經對C標準庫的頭文件作了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的名字相同就能構成重載。全局函數和類的成員函數同名不算重載，因為函數的作用域不同。例如：void Print(); / 全局函數class Avoid Print(); / 成員函數不論兩個Print函數的參數是否不同，如果類的某個成員函數要調用全局函數Print，為了與成員函數Print區別，全局函數被調用時應加:標志。如:Print(); / 表示Print是全局函數而非成員函數 8.1.3 當

7、心隱式類型轉換導致重載函數產生二義性示例8-1-3中，第一個output函數的參數是int類型，第二個output函數的參數是float類型。由于數字本身沒有類型，將數字當作參數時將自動進行類型轉換（稱為隱式類型轉換）。語句output(0.5)將產生編譯錯誤，因為編譯器不知道該將0.5轉換成int還是float類型的參數。隱式類型轉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 <iostream.h>void output( int x); / 函數聲明void output( float x); / 函數聲明void output( int x)cou

8、t << " output int " << x << endl ;void output( float x)cout << " output float " << x << endl ;void main(void)int x = 1;float y = 1.0;output(x); / output int 1output(y); / output float 1output(1); / output int 1/ output(0.5); / error! ambiguous

9、call, 因為自動類型轉換output(int(0.5); / output int 0output(float(0.5); / output float 0.5示例8-1-3 隱式類型轉換導致重載函數產生二義性8.2 成員函數的重載、覆蓋與隱藏成員函數的重載、覆蓋（override）與隱藏很容易混淆，C+程序員必須要搞清楚概念，否則錯誤將防不勝防。8.2.1 重載與覆蓋成員函數被重載的特征：（1）相同的范圍（在同一個類中）；（2）函數名字相同；（3）參數不同；（4）virtual關鍵字可有可無。覆蓋是指派生類函數覆蓋基類函數，特征是：（1）不同的范圍（分別位于派生類與基類）；（2）函數名字

10、相同；（3）參數相同；（4）基類函數必須有virtual關鍵字。示例8-2-1中，函數Base:f(int)與Base:f(float)相互重載，而Base:g(void)被Derived:g(void)覆蓋。#include <iostream.h>class Basepublic:void f(int x) cout << "Base:f(int) " << x << endl; void f(float x) cout << "Base:f(float) " << x <

11、< endl; virtual void g(void) cout << "Base:g(void)" << endl;class Derived : public Basepublic:virtual void g(void) cout << "Derived:g(void)" << endl;void main(void)Derived d;Base *pb = &d;pb->f(42); / Base:f(int) 42pb->f(3.14f); / Base:f(float

12、) 3.14pb->g(); / Derived:g(void)示例8-2-1成員函數的重載和覆蓋 8.2.2 令人迷惑的隱藏規則本來僅僅區別重載與覆蓋并不算困難，但是C+的隱藏規則使問題復雜性陡然增加。這里“隱藏”是指派生類的函數屏蔽了與其同名的基類函數，規則如下：（1）如果派生類的函數與基類的函數同名，但是參數不同。此時，不論有無virtual關鍵字，基類的函數將被隱藏（注意別與重載混淆）。（2）如果派生類的函數與基類的函數同名，并且參數也相同，但是基類函數沒有virtual關鍵字。此時，基類的函數被隱藏（注意別與覆蓋混淆）。示例程序8-2-2（a）中：（1）函數Deriv

13、ed:f(float)覆蓋了Base:f(float)。（2）函數Derived:g(int)隱藏了Base:g(float)，而不是重載。（3）函數Derived:h(float)隱藏了Base:h(float)，而不是覆蓋。#include <iostream.h>class Basepublic:virtual void f(float x) cout << "Base:f(float) " << x << endl; void g(float x) cout << "Base:g(float) &

14、quot; << x << endl; void h(float x) cout << "Base:h(float) " << x << endl; ;class Derived : public Basepublic:virtual void f(float x) cout << "Derived:f(float) " << x << endl; void g(int x) cout << "Derived:g(int) "

15、<< x << endl; void h(float x) cout << "Derived:h(float) " << x << endl; ;示例8-2-2（a）成員函數的重載、覆蓋和隱藏據作者考察，很多C+程序員沒有意識到有“隱藏”這回事。由于認識不夠深刻，“隱藏”的發生可謂神出鬼沒，常常產生令人迷惑的結果。示例8-2-2（b）中，bp和dp指向同一地址，按理說運行結果應該是相同的，可事實并非這樣。void main(void)Derived d;Base *pb = &d;Derived *pd =

16、 &d;/ Good : behavior depends solely on type of the objectpb->f(3.14f); / Derived:f(float) 3.14 pd->f(3.14f); / Derived:f(float) 3.14/ Bad : behavior depends on type of the pointerpb->g(3.14f); / Base:g(float) 3.14 pd->g(3.14f); / Derived:g(int) 3 (surprise!)/ Bad : behavior depends

17、on type of the pointerpb->h(3.14f); / Base:h(float) 3.14 (surprise!)pd->h(3.14f); / Derived:h(float) 3.14 示例8-2-2（b） 重載、覆蓋和隱藏的比較8.2.3 擺脫隱藏隱藏規則引起了不少麻煩。示例8-2-3程序中，語句pd->f(10)的本意是想調用函數Base:f(int)，但是Base:f(int)不幸被Derived:f(char *)隱藏了。由于數字10不能被隱式地轉化為字符串，所以在編譯時出錯。class Basepublic:void f(int x);cl

18、ass Derived : public Basepublic:void f(char *str);void Test(void)Derived *pd = new Derived;pd->f(10); / error示例8-2-3 由于隱藏而導致錯誤從示例8-2-3看來，隱藏規則似乎很愚蠢。但是隱藏規則至少有兩個存在的理由：u 寫語句pd->f(10)的人可能真的想調用Derived:f(char *)函數，只是他誤將參數寫錯了。有了隱藏規則，編譯器就可以明確指出錯誤，這未必不是好事。否則，編譯器會靜悄悄地將錯就錯，程序員將很難發現這個錯誤，流下禍根。u 假如類Derived有多

19、個基類（多重繼承），有時搞不清楚哪些基類定義了函數f。如果沒有隱藏規則，那么pd->f(10)可能會調用一個出乎意料的基類函數f。盡管隱藏規則看起來不怎么有道理，但它的確能消滅這些意外。示例8-2-3中，如果語句pd->f(10)一定要調用函數Base:f(int)，那么將類Derived修改為如下即可。class Derived : public Basepublic:void f(char *str);void f(int x) Base:f(x); ; 8.3 參數的缺省值有一些參數的值在每次函數調用時都相同，書寫這樣的語句會使人厭煩。C+語言采用參數的缺省值使書寫

20、變得簡潔（在編譯時，缺省值由編譯器自動插入）。參數缺省值的使用規則：l 【規則8-3-1】參數缺省值只能出現在函數的聲明中，而不能出現在定義體中。例如：void Foo(int x=0, int y=0); / 正確，缺省值出現在函數的聲明中void Foo(int x=0, int y=0) / 錯誤，缺省值出現在函數的定義體中為什么會這樣？我想是有兩個原因：一是函數的實現（定義）本來就與參數是否有缺省值無關，所以沒有必要讓缺省值出現在函數的定義體中。二是參數的缺省值可能會改動，顯然修改函數的聲明比修改函數的定義要方便。l 【規則8-3-2】如果函數有多個參數，參數只能從后向前挨個兒缺省，否

21、則將導致函數調用語句怪模怪樣。正確的示例如下：void Foo(int x, int y=0, int z=0);錯誤的示例如下：void Foo(int x=0, int y, int z=0); 要注意，使用參數的缺省值并沒有賦予函數新的功能，僅僅是使書寫變得簡潔一些。它可能會提高函數的易用性，但是也可能會降低函數的可理解性。所以我們只能適當地使用參數的缺省值，要防止使用不當產生負面效果。示例8-3-2中，不合理地使用參數的缺省值將導致重載函數output產生二義性。#include <iostream.h>void output( int x);void output( int x, float y=0.0);void output( int x)cout << " output int " << x << endl ;void output( int x, float y)cout << " output int " << x << " and float " << y << endl ;void main(void)int x=1;float