常言道：中国有俩球，谁都赢不了！这句话在不同的语境下有不同的意思

C++中，函数支持在同一作用域下声明几个功能类似的同名函数，但需要遵守以下规定……

  • 形参个数不同
  • 形参类型不同
  • 形参类型的顺序不同
  • 注意：只修改函数返回值不构成重载

编译器会在调用这些同名函数的时候，根据具体情况来选择不同的函数

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1.函数重载的样式

上面提到了函数重载的3个规定，下面让我们来用具体示例认识一下它们

假设我们需要一个A+B的代码，如果每次都需要根据不同数据类型来写不同的函数去实现这个功能，未免有点太过繁杂。

在C++中，只需要修改函数的参数，即构成了函数重载，编译器就会自己选择对应的函数进行相加操作

1.1形参类型不同

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//函数重载
int Add(int a, int rb){
	return a + b;
}
long Add(long a, long b){
	return a + b;
}
double Add(double a, double b){
	return a + b;
}

int main()
{
	cout << Add(10, 20) <<endl;
     cout << Add(10L, 20L) << endl;
	cout << Add(10.0, 20.0) << endl;
	return 0;
}

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1.2形参个数不同

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int Add(int a, int b) {
	return a + b;
}
//个数不同
int Add(int a, int b, int c) {
	return a + b + c;
}

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1.3形参类型顺序不同

这里的顺序并不是a和b的顺序哈！只把a和b换一个位置是不构成函数重载的

这里指的是先传int再传double，和先传double再传int的两种函数

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//形参类型的顺序不同
void Add(int  a, double b) {
	cout << a << endl;
	cout << b << endl;
}
void Add(double  a,int b) {
	cout << a << endl;
	cout << b << endl;
}

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1.4返回值不同非重载

只修改函数的返回值类型是不构成函数重载的

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2.C++实现函数重载的原理

在看后续内容之前，建议先复习一下程序运行的4个阶段，以便理解后面的操作👉传送门

这里使用我的树莓派在Linux系统下给大家演示一下函数重载背后的样式

首先我创建了3个文件，test.c Add.h Add.cpp，文件的内容一并给出

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//Add.h
#include<iostream>
using namespace std;
int Add(int a,int b);
double Add(double a,double b);

//Add.c
#include "Add.h"

int Add(int a,int b){
	return a+b;
}

double Add(double a,double b){
	return a+b;
}

//test.cpp
#include "Add.h"

int main()
{
	cout<<Add(1,2)<<endl;
	cout<<Add(1.5,2.5)<<endl;

	return 0;
}

可以看到，这里我们使用gcc这个C语言编译器编译程序的时候，出现了很多报错，因为C语言是不支持函数重载的

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2.1编译生成可执行文件

需要使用g++编译器来编译这个代码

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g++ test.cpp add.cpp -o Tcpp

执行./Tcpp运行该函数，可以看到正常输出了相加后的结果

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2.2查看汇编

接下来我们要使用另外一个命令来查看可执行文件Tcpp的汇编代码

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objdump -S Tcpp

在这里面可以找到我们两个Add函数的位置，可见它们的地址是不同的，并且一个函数名为_Z3Addii，另外一个是_Z3Adddd

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2.2.1汇编函数名的含义

这两个汇编代码中的函数名，其实包含了函数名、函数参数这两个信息

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拆分了其中一个，那么另外一个_Z3Adddd的意思就很明确了，末尾的两个d代表函数参数是(double,double)

我们可以创建另外一个文件，查看它的汇编代码，进一步确认命名规则（其实这个命名规则是反推得出的）

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#include<iostream>
using namespace std;

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

int main()
{
	f(3,4);
	return 0;
}

编译程序后，执行objdump -S，可以看到f函数被命名为_Z1fii，代表函数名长度为1，原本函数名f，和函数参数(int ,int)

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现在我们知道了汇编中这个函数名的命名规则，那它和C++支持函数重载有什么关系呢？

在这之前，我们还需看看c语言程序，汇编代码中函数又是怎么命名的

2.2.2查看C语言汇编

这里我把之前的函数修改成了C语言的样式，gcc编译后再来看看它的汇编

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void f(int a,int b){
	printf("%d %d\n",a,b);
}

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然后你就会发现，C语言汇编代码中的函数名，就是函数原本的名字f，没有添加任何东西！

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2.3得出结论

看到这里，你能猜出来为什么C++支持函数汇编，而C语言不支持了吗？

没错！那是因为C++的汇编代码中，函数名还保存了函数的形参类型，而C语言中并没有保存，自然无法区分两个函数

这个汇编函数名的命名方式也能解释C++函数重载的3种样式

假设我们有一个fun函数，那么我们可以推断出它的汇编函数名

类型形式一形式二
形参个数不同_Z3funii(int,int)_Z3funiii(int,int,int)
形参类型不同_Z3funii(int,int)_Z3fundd(double,double)
形参类型顺序不同_Z3funid(int,double)_Z3fundi(double,int)

同时也能解释为何只修改函数返回值类型是不构成重载的，因为汇编代码中没有保存函数的返回值

正因为C++在汇编处理中能够以这种命名方式来区分同名的不同函数，并给它们赋予不同的地址，编译器在链接符号表的时候，才能通过函数传参的不同找到它需要调用的对应函数的地址

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在main函数的汇编中，也能找到对应函数的调用操作

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3.语法extern”C”

因为C++汇编处理中对函数名的修饰和C语言不同，所以C++中有这么一个语法，专门用来告诉编译器，某某某函数要用C语言的规则来修饰

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#include <iostream>
using namespace std;

extern "C" int fun(int a,int b);

int main()
{
    int sum=fun(1,2);
    return 0;
}

int fun(int a,int b){ 
    return a+b;
}

可以看到，使用这种方式修饰的fun函数，在汇编中就只有函数名，而不是C++形式原本的_Z3funii

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这样C语言的代码就可以链接这种方式写的C++静态库（前提是这个静态库中没有函数重载和C++的语法）

然后我就想问：这和C的静态库有啥区别……

当然有了！一个库里面有很多很多代码，总有些函数接口是C语言也能支持的嘛，这些接口就用C语言的方式来修饰，这样C语言也能调用了，不一举两得？

3.1C++调用C语言静态库

除了更改修饰方式外，extern"C"还用于让C++程序来调用C语言写的库

比如树莓派要用到的wiringPi库，它是用C语言实现的，在编程为静态库后，里面汇编对函数的修饰就固定了，并没有C++下的_Z1...和参数类型修饰。

这时候如果用C++直接来调用这个函数，C++程序是找不到对应的函数的。在这种情况下，extern"C"的作用就是让编译器以C语言的方式去寻找对应函数

比如下图的代码，调用了wiringPi库里面的初始化函数，是最常用的一个函数

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我们用G++编译器编译这个代码，就会发现，欸tnnd怎么没有报错啊？

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其实吧，库函数的开发者早就想到了这一点。在平日编程中，也有办法来解决这个问题——那就是用条件编译指令！

3.2用条件编译解决问题

前情提要：在C++的编译环境中有一个预定义符号__cplusplus

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cout<< __cplusplus <<endl;

在linux环境下，编译器打印出了以下数字

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而在windows的VS2019编译器下打印了下面的数字

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咱先不管这个数字是啥意思（看起来是一个日期），至少在C语言中是没有这个预定义符号的

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这样我们就可以利用这个预定义符号，假设是C++环境，就放出extern"C"来声明函数，如果是C语言环境，就不用extern"C"

方法一：批量extern

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#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

    void Add(int a,int b);
    int fun(int a,int b);
    //这里可以放多个函数的声明
    //……
    
#ifdef __cplusplus
}
#endif

方法二：define一个符号为extern"C"，然后在每一个定义前面单独加

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#ifdef __cplusplus
	#define EXTERN extern "C" 
#else
	#define EXTERN
#endif

EXTERN void Add(int a,int b);
EXTERN int fun(int a,int b);
EXTERN int func(int a,int b);
//……

这样不管是C语言，还是C++的程序，都能正常建立符号表，找到对应的函数

Github：wiringPi库源码仓库

可以看到，大佬当初编写wiringPi库的时候就用了这个方法，这也是为什么在我的树莓派上，G++编译器也能直接识别出wiringPi库的原因

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在找这部分资料的时候，还发现了一个小故事：wiringPi库现在已经不官方开源了。因为有很多初学者拿代码去烦原作者（于是作者在官网上写了“这不是给初学者玩的”告示）还有很多人倒卖他写的库，所以他就在最后一次公开后，停止了官方开源

3.3C语言调用C++的库

同理，有的时候我们也会用C语言来调用C++的库

但是！就如我上头说的，这个库里面，可以供C语言调用的函数不能有C++的语法和函数重载

Github：TcMalloc代码仓库

比较好的一个例子是谷歌的tcmalloc库：此存储库包含TCMalloc的C++代码。 TCMalloc是谷歌对C的malloc（）和C++运算符的定制实现，用于在我们的C和C++代码中分配内存。TCMalloc是一个快速的多线程malloc实现。

整个库的函数入口是在tcmalloc.cc中定义的，打开它可以看到，虽然大部分代码都是用C++实现的，但是少部分函数接口因为没有C++的语法，所以使用了extern "C"让C语言也支持它

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但是我还发现，有些带有C++的函数接口，也用了extern "C"，那是不是我们上面的结论错了呢？

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实践出真知！

4自己整一个静态库

4.1C++调用C语言静态库

首先创建一个VS的空项目，把我之前写的C语言单链表代码放进去

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右键这里的项目名称-属性，然后在配置属性-常规-配置类型中，把项目改成静态库

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修改完毕后，编译程序，你会发现debug目录下多了静态库文件.lib

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然后在我们当前的C++项目中，修改项目属性-链接器-常规-附加库目录和项目属性-链接器-输入-附加依赖项

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最后以#include "../Slist/Slinklist.h"的形式引用静态库

你会发现直接引用是会报错的，因为这个单链表的库是用C语言写的，我们没有使用extern "C"来引用

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使用了之后，程序正常调用了C语言的库，并打印出了结果！

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4.2C语言调用C++静态库

接着，我们再写一个简单的C++程序，用上面同样的方法编译成静态库，并在C语言的项目中调用它

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可以看到，这个没有任何C++语法的C++静态库被正常调用并打印出了结果

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如果我们不使用extern "C"，C语言项目就无法正常使用该静态库

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而当我们在C++的静态库中包含C++的头文件后，C语言项目中也报错了！

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#include <iostream>
using namespace std;

光是链接库函数头文件和命名空间就报错了，那不能使用带C++语法的函数也是板上钉钉的事情了！

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而在具有extern "C"属性的路径中，也不能包含函数重载，VS会报错

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在头文件中定义自己的命名空间，在C语言项目中也是无法通过编译的

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namespace muxue {
	int a = 0;
}
using namespace muxue;

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现在可以确认我们的结论，只有不包含任何C++的语法和函数重载的C++静态库，才能正常被C语言项目调用！

勘误，上述结论错误

22-05-06，在同学的提示下，发现了这个错误

之前C调用C++的方式有问题，因为我是直接把C++的语法放到了头文件中，在展开的时候C程序编译会报错

但如果把C++的语法放入cpp文件，头文件中不包含的话，就不会报错了！

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可以看到在最后的测试项目中，C语言程序成功调用了c++的语法并正确输出了内容

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这也能解释我关于谷歌TCmalloc库的疑惑了，看来C和C++真的是互通有无啊！

结语

本篇笔记详细解释了C++中函数重载的类型，以及背后的实现原理。

这个博客花了我整整4小时的时间，感觉很充实！

所以求个赞不过分吧！谢谢大家！

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