函数模板为什么可以和普通函数放在一起进行重载

我会带着你远行 2023-07-11 15:07 35阅读 0赞

在解释这个问题之前，有必要解释一下gcc编译器

**什么是gcc**

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:426.1pt;"> gcc（GNU C Compiler）编译器的作者是Richard Stallman，也是GNU项目的奠基者。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:426.1pt;"> 什么是gcc：gcc是GNU Compiler Collection的缩写。最初是作为C语言的编译器（GNU C Compiler），现在已经支持多种语言了，如C、C++、Java、Pascal、Ada、COBOL语言等。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:426.1pt;"> gcc支持多种硬件平台，甚至对Don Knuth 设计的 MMIX 这类不常见的计算机都提供了完善的支持 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

**gcc****主要特征**

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:426.1pt;"> 1）gcc是一个可移植的编译器，支持多种硬件平台 2）gcc不仅仅是个本地编译器，它还能跨平台交叉编译。 3）gcc有多种语言前端，用于解析不同的语言。 4）gcc是按模块化设计的，可以加入新语言和新CPU架构的支持 5）gcc是自由软件 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

**gcc****编译过程**

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:426.1pt;"> 预处理（Pre-Processing） 编译（Compiling） 汇编（Assembling） 链接（Linking） Gcc *.c –o 1exe (总的编译步骤) Gcc –E 1.c –o 1.i &nbsp;//宏定义 宏展开 Gcc –S 1.i –o 1.s Gcc –c 1.s –o 1.o&nbsp; Gcc 1.o –o 1exe 结论：gcc编译工具是一个工具链。。。。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:426.1pt;"> <img alt="" height="187" src="https://img-blog.csdnimg.cn/20200306102634197.png" width="958"> </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:426.1pt;"> hello程序是一个高级Ｃ语言程序，这种形式容易被人读懂。为了在系统上运行hello.c程序，每条Ｃ语句都必须转化为低级机器指令。然后将这些指令打包成可执行目标文件格式，并以二进制形式存储器于磁盘中。 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

**gcc****常用编译选项**

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:55.05pt;"> 选项 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:371.05pt;"> 作用 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:55.05pt;"> -o </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:371.05pt;"> 产生目标（.i、.s、.o、可执行文件等） </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:55.05pt;"> -c </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:371.05pt;"> 通知gcc取消链接步骤，即编译源码并在最后生成目标文件 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:55.05pt;"> -E </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:371.05pt;"> 只运行C预编译器 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:55.05pt;"> -S </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:371.05pt;"> 告诉编译器产生汇编语言文件后停止编译，产生的汇编语言文件扩展名为.s </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:55.05pt;"> -Wall </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:371.05pt;"> 使gcc对源文件的代码有问题的地方发出警告 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:55.05pt;"> -Idir </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:371.05pt;"> 将dir目录加入搜索头文件的目录路径 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:55.05pt;"> -Ldir </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:371.05pt;"> 将dir目录加入搜索库的目录路径 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:55.05pt;"> -llib </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:371.05pt;"> 链接lib库 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:55.05pt;"> -g </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:371.05pt;"> 在目标文件中嵌入调试信息，以便gdb之类的调试程序调试 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

**练习**

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:426.1pt;"> gcc -E hello.c -o hello.i（预处理） gcc -S hello.i -o hello.s（编译） gcc -c hello.s -o hello.o（汇编） gcc hello.o -o hello（链接） 以上四个步骤，可合成一个步骤 gcc hello.c -o hello（直接编译链接成可执行目标文件） gcc -c hello.c或gcc -c hello.c -o hello.o（编译生成可重定位目标文件） </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:426.1pt;"> 建议初学都加这个选项。下面这个例子如果不加-Wall选项编译器不报任何错误，但是得到的结果却不是预期的。 #include &lt;stdio.h&gt; int main(void) { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; printf("2+1 is %f", 3); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; return 0; } </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:426.1pt;"> Gcc编译多个.c </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:426.1pt;"> hello_1.h hello_1.c main.c 一次性编译 gcc&nbsp; hello_1.c main.c –o newhello 独立编译 gcc -Wall -c main.c -o main.o gcc -Wall -c hello_1.c -o hello_fn.o gcc -Wall main.o hello_1.o -o newhello </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

下面进行真正的解释：

源代码：

#include <iostream>
 using namespace std;
 /*
 
 函数模板机制结论
 	编译器并不是把函数模板处理成能够处理任意类的函数
 	编译器从函数模板通过具体类型产生不同的函数
 	编译器会对函数模板进行两次编译
 	在声明的地方对模板代码本身进行编译；在调用的地方对参数替换后的代码进行编译。
 */
 
 
 // 1.cpp
 // g++ -S 1.cpp -o 1.s
 template <typename T>
 void myswap(T &a, T &b)
 {
 	T c = 0;
 	c = a;
 	a = b;
 	b = c;
 	cout << "hello ....我是模板函数 欢迎 calll 我" << endl;
 }
 
 void main()
 {
 	{
 		int x = 10; 
 		int y = 20;
 		myswap<int>(x, y); //1 函数模板 显示类型 调用
 		printf("x:%d y:%d \n", x, y);
 	}
 
 	{
 		char a = 'a'; 
 		char b = 'b';
 		myswap<char>(a, b); //1 函数模板 显示类型 调用
 		printf("a:%c b:%c \n", a, b);
 	}
 	return 0;
 }

模板函数反编译观察：g++ -S 7.cpp -o 7.s  汇编代码如下：

.file	"7.cpp"
    	.text
    	.def	__ZL6printfPKcz;	.scl	3;	.type	32;	.endef
    __ZL6printfPKcz:
    LFB264:
    	.cfi_startproc
    	pushl	%ebp
    	.cfi_def_cfa_offset 8
    	.cfi_offset 5, -8
    	movl	%esp, %ebp
    	.cfi_def_cfa_register 5
    	pushl	%ebx
    	subl	$36, %esp
    	.cfi_offset 3, -12
    	leal	12(%ebp), %eax
    	movl	%eax, -12(%ebp)
    	movl	-12(%ebp), %eax
    	movl	%eax, 4(%esp)
    	movl	8(%ebp), %eax
    	movl	%eax, (%esp)
    	call	___mingw_vprintf
    	movl	%eax, %ebx
    	movl	%ebx, %eax
    	addl	$36, %esp
    	popl	%ebx
    	.cfi_restore 3
    	popl	%ebp
    	.cfi_restore 5
    	.cfi_def_cfa 4, 4
    	ret
    	.cfi_endproc
    LFE264:
    .lcomm __ZStL8__ioinit,1,1
    	.def	___main;	.scl	2;	.type	32;	.endef
    	.section .rdata,"dr"
    LC0:
    	.ascii "a:%d b:%d \12\0"
    LC1:
    	.ascii "c1:%c c2:%c \12\0"
    LC2:
    	.ascii "pause\0"
    	.text
    	.globl	_main
    	.def	_main;	.scl	2;	.type	32;	.endef
    _main:
    LFB1023:
    	.cfi_startproc
    	.cfi_personality 0,___gxx_personality_v0
    	.cfi_lsda 0,LLSDA1023
    	pushl	%ebp
    	.cfi_def_cfa_offset 8
    	.cfi_offset 5, -8
    	movl	%esp, %ebp
    	.cfi_def_cfa_register 5
    	andl	$-16, %esp
    	subl	$32, %esp
    	call	___main
    	movl	$0, 28(%esp)
    	movl	$10, 24(%esp)
    	movb	$97, 23(%esp)
    	movb	$98, 22(%esp)
    	leal	24(%esp), %eax
    	movl	%eax, 4(%esp)
    	leal	28(%esp), %eax
    	movl	%eax, (%esp)
    	call	__Z6myswapIiEvRT_S1_  //66  ===>126 
    	movl	24(%esp), %edx
    	movl	28(%esp), %eax
    	movl	%edx, 8(%esp)
    	movl	%eax, 4(%esp)
    	movl	$LC0, (%esp)
    	call	__ZL6printfPKcz
    	leal	22(%esp), %eax
    	movl	%eax, 4(%esp)
    	leal	23(%esp), %eax
    	movl	%eax, (%esp)
    	call	__Z6myswapIcEvRT_S1_ //77 ===>155 
    	movzbl	22(%esp), %eax
    	movsbl	%al, %edx
    	movzbl	23(%esp), %eax
    	movsbl	%al, %eax
    	movl	%edx, 8(%esp)
    	movl	%eax, 4(%esp)
    	movl	$LC1, (%esp)
    	call	__ZL6printfPKcz
    	movl	$LC2, (%esp)
    LEHB0:
    	call	_system
    LEHE0:
    	movl	$0, %eax
    	jmp	L7
    L6:
    	movl	%eax, (%esp)
    LEHB1:
    	call	__Unwind_Resume
    LEHE1:
    L7:
    	leave
    	.cfi_restore 5
    	.cfi_def_cfa 4, 4
    	ret
    	.cfi_endproc
    LFE1023:
    	.def	___gxx_personality_v0;	.scl	2;	.type	32;	.endef
    	.section	.gcc_except_table,"w"
    LLSDA1023:
    	.byte	0xff
    	.byte	0xff
    	.byte	0x1
    	.uleb128 LLSDACSE1023-LLSDACSB1023
    LLSDACSB1023:
    	.uleb128 LEHB0-LFB1023
    	.uleb128 LEHE0-LEHB0
    	.uleb128 L6-LFB1023
    	.uleb128 0
    	.uleb128 LEHB1-LFB1023
    	.uleb128 LEHE1-LEHB1
    	.uleb128 0
    	.uleb128 0
    LLSDACSE1023:
    	.text
    	.section	.text$_Z6myswapIiEvRT_S1_,"x"
    	.linkonce discard
    	.globl	__Z6myswapIiEvRT_S1_
    	.def	__Z6myswapIiEvRT_S1_;	.scl	2;	.type	32;	.endef
    __Z6myswapIiEvRT_S1_:  //126 
    LFB1024:
    	.cfi_startproc
    	pushl	%ebp
    	.cfi_def_cfa_offset 8
    	.cfi_offset 5, -8
    	movl	%esp, %ebp
    	.cfi_def_cfa_register 5
    	subl	$16, %esp
    	movl	8(%ebp), %eax
    	movl	(%eax), %eax
    	movl	%eax, -4(%ebp)
    	movl	12(%ebp), %eax
    	movl	(%eax), %edx
    	movl	8(%ebp), %eax
    	movl	%edx, (%eax)
    	movl	12(%ebp), %eax
    	movl	-4(%ebp), %edx
    	movl	%edx, (%eax)
    	leave
    	.cfi_restore 5
    	.cfi_def_cfa 4, 4
    	ret
    	.cfi_endproc
    LFE1024:
    	.section	.text$_Z6myswapIcEvRT_S1_,"x"
    	.linkonce discard
    	.globl	__Z6myswapIcEvRT_S1_
    	.def	__Z6myswapIcEvRT_S1_;	.scl	2;	.type	32;	.endef
    __Z6myswapIcEvRT_S1_: //155 
    LFB1025:
    	.cfi_startproc
    	pushl	%ebp
    	.cfi_def_cfa_offset 8
    	.cfi_offset 5, -8
    	movl	%esp, %ebp
    	.cfi_def_cfa_register 5
    	subl	$16, %esp
    	movl	8(%ebp), %eax
    	movzbl	(%eax), %eax
    	movb	%al, -1(%ebp)
    	movl	12(%ebp), %eax
    	movzbl	(%eax), %edx
    	movl	8(%ebp), %eax
    	movb	%dl, (%eax)
    	movl	12(%ebp), %eax
    	movzbl	-1(%ebp), %edx
    	movb	%dl, (%eax)
    	leave
    	.cfi_restore 5
    	.cfi_def_cfa 4, 4
    	ret
    	.cfi_endproc
    LFE1025:
    	.text
    	.def	___tcf_0;	.scl	3;	.type	32;	.endef
    ___tcf_0:
    LFB1027:
    	.cfi_startproc
    	pushl	%ebp
    	.cfi_def_cfa_offset 8
    	.cfi_offset 5, -8
    	movl	%esp, %ebp
    	.cfi_def_cfa_register 5
    	subl	$8, %esp
    	movl	$__ZStL8__ioinit, %ecx
    	call	__ZNSt8ios_base4InitD1Ev
    	leave
    	.cfi_restore 5
    	.cfi_def_cfa 4, 4
    	ret
    	.cfi_endproc
    LFE1027:
    	.def	__Z41__static_initialization_and_destruction_0ii;	.scl	3;	.type	32;	.endef
    __Z41__static_initialization_and_destruction_0ii:
    LFB1026:
    	.cfi_startproc
    	pushl	%ebp
    	.cfi_def_cfa_offset 8
    	.cfi_offset 5, -8
    	movl	%esp, %ebp
    	.cfi_def_cfa_register 5
    	subl	$24, %esp
    	cmpl	$1, 8(%ebp)
    	jne	L11
    	cmpl	$65535, 12(%ebp)
    	jne	L11
    	movl	$__ZStL8__ioinit, %ecx
    	call	__ZNSt8ios_base4InitC1Ev
    	movl	$___tcf_0, (%esp)
    	call	_atexit
    L11:
    	leave
    	.cfi_restore 5
    	.cfi_def_cfa 4, 4
    	ret
    	.cfi_endproc
    LFE1026:
    	.def	__GLOBAL__sub_I_main;	.scl	3;	.type	32;	.endef
    __GLOBAL__sub_I_main:
    LFB1028:
    	.cfi_startproc
    	pushl	%ebp
    	.cfi_def_cfa_offset 8
    	.cfi_offset 5, -8
    	movl	%esp, %ebp
    	.cfi_def_cfa_register 5
    	subl	$24, %esp
    	movl	$65535, 4(%esp)
    	movl	$1, (%esp)
    	call	__Z41__static_initialization_and_destruction_0ii
    	leave
    	.cfi_restore 5
    	.cfi_def_cfa 4, 4
    	ret
    	.cfi_endproc
    LFE1028:
    	.section	.ctors,"w"
    	.align 4
    	.long	__GLOBAL__sub_I_main
    	.ident	"GCC: (rev2, Built by MinGW-builds project) 4.8.0"
    	.def	___mingw_vprintf;	.scl	2;	.type	32;	.endef
    	.def	_system;	.scl	2;	.type	32;	.endef
    	.def	__Unwind_Resume;	.scl	2;	.type	32;	.endef
    	.def	__ZNSt8ios_base4InitD1Ev;	.scl	2;	.type	32;	.endef
    	.def	__ZNSt8ios_base4InitC1Ev;	.scl	2;	.type	32;	.endef
    	.def	_atexit;	.scl	2;	.type	32;	.endef

总结： 在c++编译器中，会对函数模板进行两次编译，第一次式编译函数模板，第二次编译是根据泛型具体的类型进行编译，比如int型的，会编译生成一个int类型对应的模板函数，float类型的，会编译生成一个float类型对应的模板函数，这些模板函数和普通函数没有什么区别，因此可以和普通函数进行重载。