C 编程指南学习(八)

文章作者 100test 发表时间 2007:12:15 13:08:15
来源 100Test.Com百考试题网

第8章 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。
重载和内联肯定有其好处才会被C 语言采纳，但是不可以当成免费的午餐而滥用。本章将探究重载和内联的优点与局限性，说明什么情况下应该采用、不该采用以及要警惕错用。
8.1 函数重载的概念
8.1.1 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。例如示例8-1-1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。
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 …).
示例8-1-1 重载函数Eat
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（请参见第9章），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。
8.1.2 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。例如编译器为示例8-1-1中的三个Eat函数产生象_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。如
::Print(…). // 表示Print是全局函数而非成员函数
8.1.3 当心隐式类型转换导致重载函数产生二义性
示例8-1-3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). // 函数声明
void output( float x). // 函数声明
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
}

示例8-1-3 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
成员函数的重载、覆盖（override）与隐藏很容易混淆，C 程序员必须要搞清楚概念，否则错误将防不胜防。
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。
示例8-2-1中，函数Base::f(int)与Base::f(float)相互重载，而Base::g(void)被Derived::g(void)覆盖。
#include 〈iostream.h〉
class Base
{
public:
void f(int x){ cout 〈〈 "Base::f(int) " 〈〈 x 〈〈 endl. }
void f(float x){ cout 〈〈 "Base::f(float) " 〈〈 x 〈〈 endl. }
virtual void g(void){ cout 〈〈 "Base::g(void)" 〈〈 endl.}
}.


class Derived : public Base
{
public:
virtual void g(void){ cout 〈〈 "Derived::g(void)" 〈〈 endl.}
}.


void main(void)
{
Derived d.
Base *pb = &.d.
pb-〉f(42). // Base::f(int) 42
pb-〉f(3.14f). // Base::f(float) 3.14
pb-〉g(). // Derived::g(void)
}

示例8-2-1成员函数的重载和覆盖
8.2.2 令人迷惑的隐藏规则
本来仅仅区别重载与覆盖并不算困难，但是C 的隐藏规则使问题复杂性陡然增加。这里“隐藏”是指派生类的函数屏蔽了与其同名的基类函数，规则如下：
（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）。
示例程序8-2-2（a）中：
（1）函数Derived::f(float)覆盖了Base::f(float)。
（2）函数Derived::g(int)隐藏了Base::g(float)，而不是重载。
（3）函数Derived::h(float)隐藏了Base::h(float)，而不是覆盖。
#include 〈iostream.h〉
class Base
{
public:
virtual void f(float x){ cout 〈〈 "Base::f(float) " 〈〈 x 〈〈 endl. }
void g(float x){ cout 〈〈 "Base::g(float) " 〈〈 x 〈〈 endl. }
void h(float x){ cout 〈〈 "Base::h(float) " 〈〈 x 〈〈 endl. }
}.

class Derived : public Base
{
public:
virtual void f(float x){ cout 〈〈 "Derived::f(float) " 〈〈 x 〈〈 endl. }
void g(int x){ cout 〈〈 "Derived::g(int) " 〈〈 x 〈〈 endl. }
void h(float x){ cout 〈〈 "Derived::h(float) " 〈〈 x 〈〈 endl. }
}.

示例8-2-2（a）成员函数的重载、覆盖和隐藏
据作者考察，很多C 程序员没有意识到有“隐藏”这回事。由于认识不够深刻，“隐藏”的发生可谓神出鬼没，常常产生令人迷惑的结果。
示例8-2-2（b）中，bp和dp指向同一地址，按理说运行结果应该是相同的，可事实并非这样。
void main(void)
{
Derived d.
Base *pb = &.d.
Derived *pd = &.d.
// Good : behavior depends solely on type of the object pb-〉f(3.14f). // Derived::f(float) 3.14
pd-〉f(3.14f). // Derived::f(float) 3.14
// Bad : behavior depends on type of the pointer
pb-〉g(3.14f). // Base::g(float) 3.14
pd-〉g(3.14f). // Derived::g(int) 3 (surprise!)