C++中的函数重载中为什么不考虑返回值类型？

小咪咪 2022-06-18 07:26 286阅读 0赞

**1. 问题描述**

函数重载是指在同一作用域内，可以有一组具有相同函数名，不同参数列表的函数，这组函数被称为重载函数。那为什么不可以是函数名相同，参数列表相同，函数的返回值不同呢？

**2. 从一个函数重载实例说起**

看下面的一个例子，来体会一下：实现一个打印函数，既可以打印int型、也可以打印字符串型。在C++中，我们可以这样做：

#include<iostream>
    using namespace std;
    
    void print(int i)
    {
            cout<<"print a integer :"<<i<<endl;
    }
    
    void print(string str)
    {
            cout<<"print a string :"<<str<<endl;
    }
    
    int main()
    {
            print(12);
            print("hello world!");
            return 0;
    }

通过上面代码的实现，可以根据具体的print()的参数去调用print(int)还是print(string)。上面print(12)会去调用print(int)，print("hello world")会去调用print(string)

**3. 为什么需要函数重载（why）？**

*  试想如果没有函数重载机制，如在C中，你必须要这样去做：为这个print函数取不同的名字，如print\_int、print\_string。这里还只是两个的情况，如果是很多个的话，就需要为实现同一个功能的函数取很多个名字，如加入打印long型、char\*、各种类型的数组等等。这样做很不友好！
 *  类的构造函数跟类名相同，也就是说：构造函数都同名。如果没有函数重载机制，要想实例化不同的对象，那是相当的麻烦！
 *  操作符重载，本质上就是函数重载，它大大丰富了已有操作符的含义，方便使用，如+可用于连接字符串等！

通过上面的介绍我们对函数重载，应该唤醒了我们对函数重载的大概记忆。下面我们就来分析，C++是如何实现函数重载机制的

**4. 函数重载为什么不考虑返回值类型**

为了弄清楚这个问题，我们先看看声明/定义重载函数时，是如何解决命名冲突的？

为了了解编译器是如何处理这些重载函数的，我们反编译下上面我们生成的执行文件，看下汇编代码（全文都是在Linux下面做的实验，Windows类似，你也可以参考《[一道简单的题目引发的思考][Link 1]》一文，那里既用到Linux下面的反汇编和Windows下面的反汇编，并注明了Linux和Windows汇编语言的区别）。我们执行命令objdump -d a.out >log.txt反汇编并将结果重定向到log.txt文件中，然后分析log.txt文件。

发现函数void print(int i) 编译之后为：（注意它的函数签名变为——**\_Z5printi**）

![Center][]

发现函数void print(string str) 编译之后为：（注意它的函数签名变为——**\_Z5printSs**）

![Center 1][]

我们可以发现编译之后，**重载函数的名字变了不再都是print**！这样不存在命名冲突的问题了，但又有新的问题了——变名机制是怎样的，即如何将一个重载函数的签名映射到一个新的标识？我的第一反应是：**函数名**\+**参数列表**，因为函数重载取决于参数的类型、个数，而跟返回类型无关。但看下面的映射关系：

void print(int i) --> **\_Z5printi**  
void print(string str) --> **\_Z5printSs**

进一步猜想，前面的Z5表示返回值类型，print函数名，i表示整型int，Ss表示字符串string，即映射为**返回类型**\+**函数名**\+**参数列表**。最后在main函数中就是通过**\_Z5printi**、**\_Z5printSs**来调用对应的函数的：

80489bc: e8 73 ff ff ff call 8048934 **<\_Z5printi>**  
……………  
80489f0: e8 7a ff ff ff call 804896f **<\_Z5printSs>**

我们再写几个重载函数来验证一下猜想，如:

void print(long l) --> **\_Z5printl**  
void print(char str) --> **\_Z5printc**  
可以发现大概是int->i，long->l，char->c，string->Ss….基本上都是用首字母代表，现在我们来现在一个函数的返回值类型是否真的对函数变名有影响，如：

#include<iostream>
    using namespace std;
    
    int max(int a,int b)
    {
            return a>=b?a:b;
    }
    
    double max(double a,double b)
    {
            return a>=b?a:b;
    }
    int main()
    {
            cout<<"max int is: "<<max(1,3)<<endl;
            cout<<"max double is: "<<max(1.2,1.3)<<endl;
            return 0;
    }

int  max( int  a, int  b) 映射为 **\_Z3maxii** 、 double  max( double  a, double  b) 映射为 **\_Z3maxdd，** 这证实了我的猜想，Z后面的数字代码各种返回类型。更加详细的对应关系，如那个数字对应那个返回类型，哪个字符代表哪重参数类型，就不去具体研究了，因为这个东西跟编译器有关，上面的研究都是基于g++编译器，如果用的是vs编译器的话，对应关系跟这个肯定不一样。但是规则是一样的：“ 返回类型 \+ 函数名 \+ 参数列表 ”。 然返回类型也考虑到映射机制中，这样不同的返回类型映射之后的函数名肯定不一样了，但为什么不将函数返回类型考虑到函数重载中呢？——这是为了保持解析操作符或函数调用时，独立于上下文（不依赖于上下文），看下面的例子

float sqrt(float);
    double sqrt(double);
    
    void f(double da, float fla)
    {
          float fl=sqrt(da);//调用sqrt(double)
          double d=sqrt(da);//调用sqrt(double)
    
          fl=sqrt(fla);//调用sqrt(float)
       d=sqrt(fla);//调用sqrt(float)
    }

如果返回类型考虑到函数重载中，这样将不可能再独立于上下文决定调用哪个函数。

**5. 总结**

从重载的机制来看，并不是没法实现返回值类型不同情况下的函数重载，只是从独立于上下文的出发点考虑，所以才没有支持。

关于c++函数重载的更多介绍可以参考[C++的函数重载][C]。

[Link 1]: http://www.cnblogs.com/skynet/archive/2010/07/11/1775084.html
[Center]: /images/20220618/c84a5ef3b7e2424ebee6fcefba130f7b.png
[Center 1]: /images/20220618/73d338b1abf1471184211518e773bf88.png
[C]: http://www.cnblogs.com/skynet/archive/2010/09/05/1818636.html