8. C++函数的高级特性

        对比于C 语言的函数，C++增加了重载（overloaded）、内联（inline）、const 和virtual四种新机制。其中重载和内联机制既可用于全局函数也可用于类的成员函数，const 与virtual 机制仅用于类的成员函数。

8.1 函数重载的概念

8.1.1 重载的起源      

       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。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。编译器根据参数为每个重载函数产生不同的内部标识符。

8.1.2 重载是如何实现的？

（1）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。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。

（2）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，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，全局函数被调用时加‘::’标志。

8.1.3 当心隐式类型转换导致重载函数产生二义性

8.2 成员函数的重载、覆盖与隐藏

8.2.1 重载与覆盖

成员函数被重载的特征：

（1）相同的范围（在同一个类中）；

（2）函数名字相同；

（3）参数不同；

（4）virtual 关键字可有可无。

覆盖是指派生类函数覆盖基类函数，特征是

（1）不同的范围（分别位于派生类与基类）；

（2）函数名字相同；

（3）参数相同；

（4）基类函数必须有virtual 关键字。

8.2.2 令人迷惑的隐藏规则

“隐藏”是指派生类的函数屏蔽了与其同名的基类函数

（1）如果派生类的函数与基类的函数同名，但是参数不同。此时，不论有无virtual关键字，基类的函数将被隐藏（注意别与重载混淆）。

（2）如果派生类的函数与基类的函数同名，并且参数也相同，但是基类函数没有virtual关键字。此时，基类的函数被隐藏（注意别与覆盖混淆）。

8.2.3 摆脱隐藏

隐藏规则至少有两个存在的理由：

（1）有了隐藏规则，编译器就可以明确指出错误

（2）假如类Derived 有多个基类（多重继承），有时搞不清楚哪些基类定义了函数f。如果没有隐藏规则，那么pd->f(10)可能会调用一个出乎意料的基类函数f

8.3 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：

（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

（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

8.4 运算符重载

   8.4.1 概念

 在 C++语言中，可以用关键字operator 加上运算符来表示函数，叫做运算符重载。

       运算符与普通函数在调用时的不同之处是：对于普通函数，参数出现在圆括号内；而对于运算符，参数出现在其左、右侧。

（1）如果运算符被重载为全局函数，那么只有一个参数的运算符叫做一元运算符，有两个参数的运算符叫做二元运算符。

（2）如果运算符被重载为类的成员函数，那么一元运算符没有参数，二元运算符只有一个右侧参数，因为对象自己成了左侧参数

8.4.2 不能被重载的运算符

（1）不能改变C++内部数据类型（如int,float 等）的运算符。

（2）不能重载‘.’，因为‘.’在类中对任何成员都有意义，已经成为标准用法。

（3）不能重载目前C++运算符集合中没有的符号，如#,@,$等。原因有两点，一是难以理解，二是难以确定优先级。

（4）对已经存在的运算符进行重载时，不能改变优先级规则，否则将引起混乱。

8.5 函数内联

        C++ 语言支持函数内联，其目的是为了提高函数的执行效率（速度）。

8.5.1 用内联取代宏代码

       在 C 程序中，可以用宏代码提高执行效率。宏代码本身不是函数，但使用起来象函数。预处理器用复制宏代码的方式代替函数调用，省去了参数压栈、生成汇编语言的CALL调用、返回参数、执行return 等过程，从而提高了速度。使用宏代码最大的缺点是容易出错，预处理器在复制宏代码时常常产生意想不到的边际效应。C++ 语言的函数内联机制既具备宏代码的效率，又增加了安全性，而且可以自由操作类的数据成员

“函数内联”是如何工作？

对于任何内联函数，编译器在符号表里放入函数的声明（包括名字、参数类型、返回值类型）。如果编译器没有发现内联函数存在错误，那么该函数的代码也被放入符号表里。在调用一个内联函数时，编译器首先检查调用是否正确（进行类型安全检查，或者进行自动类型转换，当然对所有的函数都一样）。如果正确，内联函数的代码就会直接替换函数调用，于是省去了函数调用的开销。这个过程与预处理有显著的不同，因为预处理器不能进行类型安全检查，或者进行自动类型转换。假如内联函数是成员函数，对象的地址（this）会被放在合适的地方，这也是预处理器办不到的。

8.5.2 内联函数的编程风格

      关键字inline 必须与函数定义体放在一起才能使函数成为内联，仅将inline 放在函数声明前面不起任何作用。

1. 定义在类声明之中的成员函数将自动地成为内联函数

8.5.3 慎用内联

       内联是以代码膨胀（复制）为代价，仅仅省去了函数调用的开销，从而提高函数的执行效率。如果执行函数体内代码的时间，相比于函数调用的开销较大，那么效率的收获会很少。另一方面，每一处内联函数的调用都要复制代码，将使程序的总代码量增大，消耗更多的内存空间。以下情况不宜使用内联

（1）如果函数体内的代码比较长，使用内联将导致内存消耗代价较高。

（2）如果函数体内出现循环，那么执行函数体内代码的时间要比函数调用的开销大。