C++ 函数重载和参数的缺省值

一、函数重载

1.1 重载的起源

自然语言中，一个词可以有许多不同的含义，即该词被重载了。人们可以通过上下文来判断该词到底是哪种含义。“词的重载”可以使语言更加简练。例如“吃饭”的含义十分广泛，人们没有必要每次非得说清楚具体吃什么不可。别迂腐得象孔已己，说茴香豆的茴字有四种写法。

在 C++程序中，可以将语义、功能相似的几个函数用同一个名字表示，即函数重载。这样便于记忆，提高了函数的易用性，这是 C++语言采用重载机制的一个理由。例如下例中的函数 eatBeef，eatFish，eatChicken 可以用同一个函数名 Eat 表示，用不同类型的参数加以区别。

// 重载函数 Eat
void eatBeef(…); // 可以改为 void eat(Beef …);
void eatFish(…); // 可以改为 void eat(Fish …);
void eatChicken(…); // 可以改为 void eat(Chicken …);

C++语言采用重载机制的另一个理由是：类的构造函数需要重载机制。因为 C++规定构造函数与类同名，构造函数只能有一个名字。如果想用几种不同的方法创建对象该怎么办？别无选择，只能用重载机制来实现。所以类可以有多个同名的构造函数。

1.2 重载是如何实现的？

几个同名的重载函数仍然是不同的函数，它们是如何区分的呢？

我们自然想到函数接口的两个要素：参数与返回值。 如果同名函数的参数不同（包括类型、顺序不同），那么容易区别出它们是不同的函数。

如果同名函数仅仅是返回值类型不同，有时可以区分，有时却不能。例如：

void function(void);
int function (void);

上述两个函数，第一个没有返回值，第二个的返回值是 int 类型。如果这样调用
函数：

int x = function ();

则可以判断出 function 是第二个函数。问题是在 C++/C 程序中，我们可以忽略函数的返回值。在这种情况下，编译器和程序员都不知道哪个 function 函数被调用。

所以只能靠参数而不能靠返回值类型的不同来区分重载函数。编译器根据参数为每个重载函数产生不同的内部标识符。例如编译器为上例中的三个 eat 函数产生像 _eat_beef、_eat_fish、_eat_chicken 之类的内部标识符（不同的编译器可能产生不同风格的内部标识符）。

如果 C++程序要调用已经被编译后的 C 函数，该怎么办？

假设某个 C 函数的声明如下：

void foo(int x, int y);

该函数被 C 编译器编译后在库中的名字为_foo，而 C++编译器则会产生像 _foo_int_int 之类的名字用来支持函数重载和类型安全连接。由于编译后的名字不同，C++程序不能直接调用 C 函数。C++提供了一个 C 连接交换指定符号 extern“C” 来解决这个问题。例如：

extern “C”
{
	void foo(int x, int y);
	… // 其它函数
}

或者写成：

extern “C”
{
#include “myheader.h”
… // 其它 C 头文件
}

这就告诉 C++ 编译译器，函数 foo 是个 C 连接，应该到库中找名字_foo 而不是找_foo_int_int。C++编译器开发商已经对 C 标准库的头文件作了 extern“C” 处理，所以我们可以用 #include 直接引用这些头文件。

注意并不是两个函数的名字相同就能构成重载。全局函数和类的成员函数同名不算重载，因为函数的作用域不同。例如：

void print(…); // 全局函数

class A
{
	…
	void print(…); // 成员函数
}

不论两个 print 函数的参数是否不同，如果类的某个成员函数要调用全局函数 print，为了与成员函数 print 区别，全局函数被调用时应加 ‘::’ 标志。例如：

::Print(…); // 表示 Print 是全局函数而非成员函数

1.3 当心隐式类型转换

下例中，第一个 output 函数的参数是 int 类型，第二个 output 函数的参数是 float 类型。由于数字本身没有类型，将 数字当作参数时将自动进行类型转换（称为隐式类型转换）。语句 output(0.5)将产生编译错误，因为编译器不知道该将 0.5 转换成 int 还是 float 类型的参数。隐式类型转换在很多地方可以简化程序的书写，但是也可能留下隐患。

# include <iostream.h>

void output( int x)
{
	cout << " 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 1
    output(y); // output float 1
    output(1); // output int 1
    // output(0.5); // error! ambiguous call, 因为自动类型转换
    output(int(0.5)); // output int 0
    output(float(0.5)); // output float 0.5
}

二、参数的缺省值

有一些参数的值在每次函数调用时都相同，书写这样的语句会使人厌烦。C++ 语言采用参数的缺省值使书写变得简洁（在编译时，缺省值由编译器自动插入）。

参数缺省值的使用规则：

【规则 2-1】参数缺省值只能出现在函数的声明中，而不能出现在定义体中。

void Foo(int x=0, int y=0); // 正确，缺省值出现在函数的声明中

void Foo(int x=0, int y=0) // 错误，缺省值出现在函数的定义体中
{
	…
}

为什么会这样？我想是有两个原因：一是函数的实现（定义）本来就与参数是否有缺省值无关，所以没有必要让缺省值出现在函数的定义体中。二是参数的缺省值可能会改动，显然修改函数的声明比修改函数的定义要方便。

【规则 2-2】如果函数有多个参数，参数只能从后向前挨个儿缺省，否则将导致函数调用语句怪模怪样。

void Foo(int x, int y=0, int z=0); // 正确
void Foo(int x=0, int y, int z=0); // 错误

要注意，使用参数的缺省值并没有赋予函数新的功能，仅仅是使书写变得简洁一些。它可能会提高函数的易用性，但是也可能会降低函数的可理解性。所以我们只能适当地使用参数的缺省值，要防止使用不当产生负面效果。

#include <iostream.h>

void output( int x);
void output( int x, float y=0.0); // 参数缺省值只能出现在函数的声明中

void main(void)
{
	int x=1;
	float y=0.5;
	// output(x); // error! ambiguous call
	output(x,y); // output int 1 and float 0.5
}

void output( int x)
{
	cout << " output int " << x << endl ;
}

void output( int x, float y)
{
	cout << " output int " << x << " and float " << y << endl ;
}

上例中，不合理地使用参数的缺省值将导致重载函数 output 产生二义性。

参考：

《高质量C++C 编程指南 林锐》的第8章 C++函数的高级特性