【C++笔记】C++中的函数重载中为什么不考虑返回值类型

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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》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）

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

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++笔记】C++中的函数重载中为什么不考虑返回值类型

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