C++函数重载详解

函数重载（Function Overloading）

在 C++ 中，同一个作用域（如同一命名空间或类中）可以定义多个名称相同但参数列表不同的函数，这种机制称为 函数重载。重载可以让函数名承载多种用途，使代码更简洁、更易维护。

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1. 重载的必要性

假设我们需要实现“交换两个变量值”的功能，支持多种基本类型：

• 在 C 语言中，通常需要为每种类型写一个不同名字的函数：

  void swap_int(int *a, int *b);
  void swap_float(float *a, float *b);
  void swap_char(char *a, char *b);
  void swap_bool(bool *a, bool *b);

• 在 C++ 中，只要函数名相同、参数签名不同，就可通过重载统一成一个 Swap：

  void Swap(int* , int*);
  void Swap(float*, float*);
  void Swap(char* , char*);
  void Swap(bool*, bool*);

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2. 示例：重载交换函数

#include <iostream>
using namespace std;

// 交换 int
void Swap(int *a, int *b) {
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

// 交换 float
void Swap(float *a, float *b) {
    float temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

// 交换 char
void Swap(char *a, char *b) {
    char temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

// 交换 bool
void Swap(bool *a, bool *b) {
    bool temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int main() {
    int   n1 = 100, n2 = 200;
    float f1 = 12.5f, f2 = 56.93f;
    char  c1 = 'A', c2 = 'B';
    bool  b1 = false, b2 = true;

    Swap(&n1, &n2);
    cout << n1 << ", " << n2 << endl;   // 200, 100

    Swap(&f1, &f2);
    cout << f1 << ", " << f2 << endl;   // 56.93, 12.5

    Swap(&c1, &c2);
    cout << c1 << ", " << c2 << endl;   // B, A

    Swap(&b1, &b2);
    cout << b1 << ", " << b2 << endl;   // 1, 0

    return 0;
}

注意
这里示例使用 Swap 而非标准库的 swap，以免与 <algorithm> 中的 std::swap 冲突。本示例纯属演示，实际开发建议直接使用标准库的 std::swap。

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3. 重载规则

要构成合法的函数重载，需同时满足以下两点：

1. 函数名相同

2. 参数列表（签名）不同 —— 只要满足下面任意一项，即可视为“不同”：

   • 参数个数不同
   • 参数类型不同
   • 参数顺序不同

❗ 注意

• 返回类型不同 不能 单独用于区分重载：如果只有返回类型不一样，而参数列表完全相同，编译会报“重定义”错误。
• 为了可读性与维护性，重载函数应当完成相近或相关的功能，不建议用同名实现全然无关的逻辑。

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4. 编译器如何支持重载

C++ 编译器在内部对重载函数进行 名称修饰（Name Mangling），将每个重载版本的名称与参数类型编码到符号表中。例如：

• void Swap(int*,int*) → _Z4SwapiPiS0_ （示意，实际各编译器不同）
• void Swap(float*,float*) → _Z4SwapPfS0_

在 重载决议（Overload Resolution）阶段，编译器根据调用时的实参类型，选择最匹配的重载版本；若无法唯一匹配或类型不兼容，则报错。

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5. 何时使用重载

• 同一功能、不同类型 的场景，如数学运算、输入输出等。
• 接口一致性：保持函数名统一，调用端更易记忆。
• 对于跨类型、跨容器、跨维度的操作，模板（Templates）往往比重载更灵活，此处示例仅为重载入门。

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6. 小结

• 函数重载是 C++ 提供的便利特性，让同一函数名可用于多种参数类型。
• 遵循重载规则、保持重载函数功能一致，有助于提高代码可读性和可维护性。
• 在实际项目中，标准库的大多数算法和容器都采用了重载和模板技术，建议优先使用标准库。