【C++基础】函数重载（函数重载的概念及意义；C++支持函数重载的原理；C++程序调用C静态库；C程序调用C++静态库）

五、函数重载

5.1 函数重载的概念及意义

函数重载：是函数的一种特殊情况，C++允许在同一作用域中声明几个功能类似的同名函数，这些同名函数的形参列表(参数个数、类型、类型顺序)不同，常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题。

• 参数类型不同

int Add(int left, int right)
{
	cout << "int Add(int left, int right)" << endl;
	return left + right;
}
double Add(double left, double right)
{
	cout << "double Add(double left, double right)" << endl;
	return left + right;
}

• 参数个数不同

void f()
{
	cout << "f()" << endl;
}
void f(int a)
{
	cout << "f(int a)" << endl;
}

• 参数类型顺序不同

void f(int a, char b)
{
	cout << "f(int a,char b)" << endl;
}
void f(char b, int a)
{
	cout << "f(char b, int a)" << endl;
}
int main()
{
	Add(10, 20);
	Add(10.1, 20.2);
	f();
	f(10);
	f(10, 'a');
	f('a', 10);
	return 0;
}

函数重载的意义就是让函数调用更灵活，让实现同一功能的函数支持多类型，多参数。并且程序员在调用函数时就好像在调用同一个函数。

cin/cout，能够自动识别变量的类型，底层也是通过函数重载来实现的。

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5.2 C++支持函数重载的原理----函数名修饰(name Mangling)

• 为什么C++支持函数重载，而C语言不支持函数重载呢？
• 在C/C++中，一个程序要运行起来，需要经历以下几个阶段：预处理、编译、汇编、链接。
• 关于编译和链接更详细的内容请查看： 【初级C语言】编译和链接（预处理|宏定义|条件编译）

1. 实际项目通常是由多个头文件和多个源文件构成，而通过C语言阶段学习的编译链接，我们可以知道，【当前a.cpp中调用了b.cpp中定义的Add函数时】，编译后链接前，a.o的目标文件中没有Add的函数地址，因为Add是在b.cpp中定义的，所以Add的地址在b.o中。那么怎么办呢？
2. 所以链接阶段就是专门处理这种问题，链接器看到a.o调用Add，但是没有Add的地址，就会到b.o的符号表中找Add的地址，然后链接到一起。(老师要带同学们回顾一下)
3. 那么链接时，面对Add函数，链接接器会使用哪个名字去找呢？这里每个编译器都有自己的函数名修饰规则。
4. 由于Windows下vs的修饰规则过于复杂，而Linux下g++的修饰规则简单易懂，下面我们使用了g++演示了这个修饰后的名字。
5. 通过下面我们可以看出gcc的函数修饰后名字不变。而g++的函数修饰后变成【_Z+函数名长度+函数名+类型首字母】。

• 采用gcc编译器（C编译器）编译后结果
  

结论：在linux下，采用gcc编译完成后，函数名字的修饰没有发生改变。

• 采用g++编译器（C++编译器）编译后结果
  

结论：在linux下，采用g++编译完成后，函数名字的修饰发生改变，编译器将函数参数类型信息添加到修改后的名字中。

6. Windows下名字修饰规则
   
   对比Linux会发现，windows下vs编译器对函数名字修饰规则相对复杂难懂，但道理都是类似的，我们就不做细致的研究了。（有兴趣学习的同学点这里！）

7. 通过这里就理解了C语言没办法支持重载是因为在汇编阶段产生的符号表中的函数名未加修饰，同名函数没办法区分。而C++是通过函数修饰规则来区分，只要参数不同，修饰出来的名字就不一样，就支持了重载。

提示：如果两个函数函数名和参数是一样的，返回值不同是不构成重载的，因为调用时编译器没办法区分。

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5.4 C++程序调用C静态库

由于C/C++函数名修饰规则不同的原因，由C编译器编译形成的目标文件与C++编译器编译形成的目标文件，无法进行链接。这是因为在链接的过程中，无法在符号表中找到对应的函数。

在上面的例子中，add函数在不同编译器下形成的目标文件的符号表中表示不同，无法对应找到并进行链接。

那么问题来了，C++是如何兼容C语言所提供的动静态库的呢？
关于动静态库，我们可以暂时将其简单理解成是封装库函数的目标文件。

点这里产看函数库的简单介绍>>>>【Linux系统】开发工具(上) {代码编译器gcc/g++：函数库}

• 方法一：
  在C++代码的头文件包含处用extern "C"将C静态库的头文件包括起来。告知C++编译器，头文件中声明的函数要以C的函数名规则去查找链接他们。
  • 举个栗子：
    例如，C++程序要链接我们用C语言编写并用C编译器编译的库文件stack.lib
    我们可以这样处理C++代码的头文件包含：
    
• 方法二：
  在C静态库的头文件中，加入一下这段条件编译：

  #ifdef__cplusplus
  extern"C"{
  #endif
  //这里写函数的声明
  //.....
  #ifdef__cplusplus
  }
  #endif
  

  • 当使用C编译器编译当前库文件或者与其他C程序进行链接时，条件编译不能通过，extern "C"不起作用，因此下面声明的函数就会使用C语言的函数名修饰规则生成符号表。

  • 当使用C++编译器编译代码时，条件编译通过，extern "C"就会起作用，因此下面声明的函数不会使用C++的函数名修饰规则，而是改用C语言的函数名修饰规则生成符号表。

  • 举个栗子：
    以为例，以下是stdio.h头文件中声明操作函数的一段源代码：

    #ifdef__cplusplus
    extern"C"{
    #endif
    /*
    *FileOperations
    */
    _CRTIMPFILE*__cdeclfopen(constchar*,constchar*);
    _CRTIMPFILE*__cdeclfreopen(constchar*,constchar*,FILE*);
    _CRTIMPint__cdeclfflush(FILE*);
    _CRTIMPint__cdeclfclose(FILE*);
    /*MSputsremove&rename(butnotwideversions)inio.halso*/
    _CRTIMPint__cdeclremove(constchar*);
    _CRTIMPint__cdeclrename(constchar*,constchar*);
    _CRTIMPFILE*__cdecltmpfile(void);
    _CRTIMPchar*__cdecltmpnam(char*);
    #ifndef__STRICT_ANSI__
    _CRTIMPchar*__cdecl_tempnam(constchar*,constchar*);
    _CRTIMPint__cdecl_rmtmp(void);
    #ifndefNO_OLDNAMES
    _CRTIMPchar*__cdecltempnam(constchar*,constchar*);
    _CRTIMPint__cdeclrmtmp(void);
    #endif
    #endif/*__STRICT_ANSI__*/
    _CRTIMPint__cdeclsetvbuf(FILE*,char*,int,size_t);
    _CRTIMPvoid__cdeclsetbuf(FILE*,char*);
    //.....
    #ifdef__cplusplus
    }
    #endif
    

    • 正是因为这段条件编译的存在，使得stdio中的库函数既可以被C编译器链接，也可以被C++编译器链接。

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5.5 C程序调用C++静态库

那如果是C程序要调用C++的静态库呢？也可以使用extern "C++"吗？当然不行，因为C++编译器可以兼容C语言的函数名修饰规则，但C编译器不能兼容C++的函数名修饰规则（只可向下兼容）。因此我们只能在C++静态库的头文件中动手脚了。

在C++静态库的头文件中，将所有函数的声明用extern "c"进行包含。外加_cplusplus宏的条件编译。表示告知C++编译器，头文件中声明的函数要以C的函数名规则生成符号表。同时由于条件编译，包含此头文件的C程序中不会出现extern "c"（C编译器不能识别extern "c"）

注意：这样声明的C++库函数中不能出现同名函数（重载函数），会出现重定义错误。