方法重載

你可能已經(jīng)注意到，你可以在一個(gè)類中寫多個(gè)構(gòu)造函數(shù)，所有這些構(gòu)造函數(shù)都有相同的名字。這些構(gòu)造函數(shù)只在參數(shù)的數(shù)量和/或類型上有所不同。你可以對(duì)C++中的任何方法或函數(shù)做同樣的事情。具體來(lái)說(shuō)，你可以通過(guò)為具有不同數(shù)量和/或類型的參數(shù)的多個(gè)函數(shù)使用同一個(gè)名稱來(lái)重載一個(gè)函數(shù)或方法。例如，在SpreadsheetCell類中，你可以將setString()和setValue()都重命名為set()。類定義現(xiàn)在看起來(lái)像這樣：

export class SpreadsheetCell {
public:
    void set(double value);
    void set(std::string_view value);
    // 省略了一些內(nèi)容以保持簡(jiǎn)潔
};

set()方法的實(shí)現(xiàn)保持不變。當(dāng)你編寫代碼調(diào)用set()時(shí)，編譯器會(huì)根據(jù)你傳遞的參數(shù)來(lái)確定調(diào)用哪個(gè)實(shí)例：如果你傳遞一個(gè)string_view，編譯器會(huì)調(diào)用string_view實(shí)例；如果你傳遞一個(gè)double，編譯器會(huì)調(diào)用double實(shí)例。這被稱為重載解析。

你可能會(huì)試圖對(duì)getValue()和getString()做同樣的事情：將它們都重命名為get()。然而，這樣做是不行的。C++不允許你僅基于方法的返回類型來(lái)重載一個(gè)方法名，因?yàn)樵谠S多情況下，編譯器無(wú)法確定你試圖調(diào)用的是哪個(gè)方法實(shí)例。例如，如果方法的返回值沒(méi)有被捕獲在任何地方，編譯器就沒(méi)有辦法知道你試圖調(diào)用的是哪個(gè)方法實(shí)例。

基于const的重載

你可以基于const來(lái)重載一個(gè)方法。也就是說(shuō)，你可以寫兩個(gè)具有相同名稱和相同參數(shù)的方法，一個(gè)聲明為const，另一個(gè)則不是。如果你有一個(gè)const對(duì)象，編譯器會(huì)調(diào)用const方法；如果你有一個(gè)非const對(duì)象，它會(huì)調(diào)用非const重載。通常，const重載和非const重載的實(shí)現(xiàn)是相同的。為了避免代碼重復(fù)，你可以使用Scott Meyer的const_cast()模式。

例如，Spreadsheet類有一個(gè)名為getCellAt()的方法，返回對(duì)非const SpreadsheetCell的引用。你可以添加一個(gè)const重載，返回對(duì)const SpreadsheetCell的引用，如下所示：

export class Spreadsheet {
public:
    SpreadsheetCell& getCellAt(size_t x, size_t y);
    const SpreadsheetCell& getCellAt(size_t x, size_t y) const;
    // 代碼省

Scott Meyer的const_cast()模式將const重載實(shí)現(xiàn)為你通常會(huì)做的那樣，并通過(guò)適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換將非const重載的調(diào)用轉(zhuǎn)發(fā)給const重載，如下所示：

const SpreadsheetCell& Spreadsheet::getCellAt(size_t x, size_t y) const {
    verifyCoordinate(x, y);
    return m_cells[x][y];
}

SpreadsheetCell& Spreadsheet::getCellAt(size_t x, size_t y) {
    return const_cast<SpreadsheetCell&>(as_const(*this).getCellAt(x, y));
}

基本上，你首先使用std::as_const()（定義在<utility>中）將*this（一個(gè)Spreadsheet&）轉(zhuǎn)換為const Spreadsheet&。接下來(lái)，你調(diào)用getCellAt()的const重載，它返回一個(gè)const SpreadsheetCell&。然后你用const_cast()將這個(gè)轉(zhuǎn)換為非const SpreadsheetCell&。

有了這兩個(gè)getCellAt()的重載，你現(xiàn)在可以在const和非const Spreadsheet對(duì)象上調(diào)用getCellAt()：

Spreadsheet sheet1 { 5, 6 };
SpreadsheetCell& cell1 { sheet1.getCellAt(1, 1) };
const Spreadsheet sheet2 { 5, 6 };
const SpreadsheetCell& cell2 { sheet2.getCellAt(1, 1) };

在這種情況下，const重載的getCellAt()并沒(méi)有做太多的事情，所以你通過(guò)使用const_cast()模式并沒(méi)有贏得太多。然而，想象一下，如果const重載的getCellAt()做了更多的工作；那么將非const重載轉(zhuǎn)發(fā)給const重載可以避免重復(fù)那些代碼。

顯式刪除重載

重載的方法可以被顯式刪除，這使你能夠禁止使用特定參數(shù)調(diào)用某個(gè)方法。例如，SpreadsheetCell類有一個(gè)setValue(double)方法，可以這樣調(diào)用：

SpreadsheetCell cell;
cell.setValue(1.23);
cell.setValue(123);

對(duì)于第三行，編譯器將整數(shù)值（123）轉(zhuǎn)換為double，然后調(diào)用setValue(double)。如果由于某種原因，你不希望setValue()使用整數(shù)調(diào)用，你可以顯式刪除setValue()的整數(shù)重載：

export class SpreadsheetCell {
public:
    void setValue(double value);
    void setValue(int) = delete;
};

有了這個(gè)改變，嘗試使用整數(shù)調(diào)用setValue()的操作將被編譯器標(biāo)記為錯(cuò)誤。

Ref-Qualified方法

普通類方法可以在非臨時(shí)和臨時(shí)類實(shí)例上調(diào)用。假設(shè)你有以下類：

class TextHolder {
public:
    TextHolder(string text) : m_text { move(text) } {}
    const string& getText() const { return m_text; }
private:
    string m_text;
};

當(dāng)然，毫無(wú)疑問(wèn)，你可以在非臨時(shí)實(shí)例的TextHolder上調(diào)用getText()方法。這里有一個(gè)例子：

TextHolder textHolder { "Hello world!" };
cout << textHolder.getText() << endl;

然而，getText()也可以在臨時(shí)實(shí)例上調(diào)用：

cout << TextHolder{ "Hello world!" }.getText() << endl;
cout << move(textHolder).getText() << endl;

你可以通過(guò)添加所謂的ref-qualifier來(lái)明確指定可以在哪種類型的實(shí)例上調(diào)用某個(gè)方法，無(wú)論是臨時(shí)的還是非臨時(shí)的。如果一個(gè)方法只應(yīng)該在非臨時(shí)實(shí)例上調(diào)用，在方法頭后加上&限定符。類似地，如果一個(gè)方法只應(yīng)該在臨時(shí)實(shí)例上調(diào)用，在方法頭后加上&&限定符。

下面修改后的TextHolder類實(shí)現(xiàn)了帶有&限定符的getText()，通過(guò)返回對(duì)m_text的引用。而帶有&&限定符的getText()返回m_text的右值引用，這樣m_text就可以從TextHolder中移動(dòng)出來(lái)。如果你想從臨時(shí)TextHolder實(shí)例中檢索文本，這可能會(huì)更有效率。

class TextHolder {
public:
    TextHolder(string text) : m_text { move(text) } {}
    const string& getText() const & { return m_text; }
    string&& getText() && { return move(m_text); }
private:
    string m_text;
};

假設(shè)你有以下調(diào)用：

TextHolder textHolder { "Hello world!" };
cout << textHolder.getText() << endl;
cout << TextHolder{ "Hello world!" }.getText() << endl;
cout << move(textHolder).getText() << endl;

那么第一次調(diào)用getText()會(huì)調(diào)用帶有&限定符的重載，而第二次和第三次調(diào)用則會(huì)調(diào)用帶有&&限定符的重載。

內(nèi)聯(lián)方法

C++允許你建議調(diào)用一個(gè)方法（或函數(shù)）時(shí)，不應(yīng)該在生成的代碼中實(shí)際實(shí)現(xiàn)為調(diào)用一個(gè)單獨(dú)的代碼塊。相反，編譯器應(yīng)該將方法的主體直接插入到調(diào)用該方法的代碼中。這個(gè)過(guò)程被稱為內(nèi)聯(lián)，希望這種行為的方法被稱為內(nèi)聯(lián)方法。

你可以通過(guò)在方法定義中的名字前放置inline關(guān)鍵字來(lái)指定一個(gè)內(nèi)聯(lián)方法。例如，你可能想讓SpreadsheetCell類的訪問(wèn)器方法成為內(nèi)聯(lián)的，這種情況下，你會(huì)這樣定義它們：

inline double SpreadsheetCell::getValue() const {
    m_numAccesses++;
    return m_value;
}

inline std::string SpreadsheetCell::getString() const {
    m_numAccesses++;
    return doubleToString(m_value);
}

這向編譯器提供了一個(gè)提示，用實(shí)際的方法體替換對(duì)getValue()和getString()的調(diào)用，而不是生成代碼來(lái)進(jìn)行函數(shù)調(diào)用。請(qǐng)注意，inline關(guān)鍵字只是一個(gè)提示給編譯器。如果編譯器認(rèn)為這會(huì)影響性能，它可以忽略它。

有一個(gè)注意事項(xiàng)：內(nèi)聯(lián)方法（和函數(shù)）的定義必須在每個(gè)調(diào)用它們的源文件中都可用。如果你想一下，這是有道理的：如果編譯器看不到方法定義，它怎么能代替方法的主體呢？因此，如果你編寫內(nèi)聯(lián)方法，你應(yīng)該將這些方法的定義放在類定義所在的同一個(gè)文件中。

注意，高級(jí)C++編譯器不要求你將內(nèi)聯(lián)方法的定義放在類定義的同一個(gè)文件中。例如，Microsoft Visual C++支持鏈接時(shí)代碼生成（LTCG），它會(huì)自動(dòng)內(nèi)聯(lián)小的函數(shù)體，即使它們沒(méi)有被聲明為inline，即使它們沒(méi)有定義在類定義的同一個(gè)文件中。GCC和Clang也有類似的功能。

在C++20模塊之外，如果一個(gè)方法的定義直接放在類定義中，即使沒(méi)有使用inline關(guān)鍵字，該方法也隱式地被標(biāo)記為內(nèi)聯(lián)。使用C++20中從模塊導(dǎo)出的類時(shí)，情況并非如此。如果你希望這些方法是內(nèi)聯(lián)的，你需要用inline關(guān)鍵字標(biāo)記它們。這里有一個(gè)例子：

export class SpreadsheetCell {
public:
    inline double getValue() const {
        m_numAccesses++;
        return m_value;
    }
    inline std::string getString() const {
        m_numAccesses++;
        return doubleToString(m_value);
    }
    // 省略了一些內(nèi)容以保持簡(jiǎn)潔
}

注意，如果你在調(diào)試器中單步執(zhí)行一個(gè)被內(nèi)聯(lián)的函數(shù)調(diào)用，一些高級(jí)C++調(diào)試器會(huì)跳轉(zhuǎn)到內(nèi)聯(lián)函數(shù)的實(shí)際源代碼，給你造成了函數(shù)調(diào)用的假象，而實(shí)際上代碼是內(nèi)聯(lián)的。許多C++程序員在不理解將一個(gè)方法標(biāo)記為內(nèi)聯(lián)的后果時(shí)，就使用了內(nèi)聯(lián)方法語(yǔ)法。將一個(gè)方法或函數(shù)標(biāo)記為內(nèi)聯(lián)只是給編譯器一個(gè)提示。編譯器只會(huì)內(nèi)聯(lián)最簡(jiǎn)單的方法和函數(shù)。如果你定義了一個(gè)編譯器不想內(nèi)聯(lián)的內(nèi)聯(lián)方法，它會(huì)默默地忽略這個(gè)提示。現(xiàn)代編譯器會(huì)在決定內(nèi)聯(lián)一個(gè)方法或函數(shù)之前，考慮諸如代碼膨脹等指標(biāo)，并且不會(huì)內(nèi)聯(lián)任何不劃算的東西。

默認(rèn)參數(shù)

在C++中，與方法重載類似的功能是默認(rèn)參數(shù)。你可以在原型中為函數(shù)和方法參數(shù)指定默認(rèn)值。如果用戶為這些參數(shù)提供了參數(shù)，那么默認(rèn)值將被忽略。如果用戶省略了這些參數(shù)，將使用默認(rèn)值。不過(guò)，有一個(gè)限制：你只能為從最右邊的參數(shù)開(kāi)始的連續(xù)參數(shù)列表提供默認(rèn)值。否則，編譯器將無(wú)法將缺失的參數(shù)與默認(rèn)參數(shù)匹配。默認(rèn)參數(shù)可用于函數(shù)、方法和構(gòu)造函數(shù)。例如，你可以為Spreadsheet構(gòu)造函數(shù)中的寬度和高度分配默認(rèn)值，如下所示：

export class Spreadsheet {
public:
    Spreadsheet(size_t width = 100, size_t height = 100);
    // 省略了一些內(nèi)容以保持簡(jiǎn)潔
};

Spreadsheet構(gòu)造函數(shù)的實(shí)現(xiàn)保持不變。請(qǐng)注意，你只在方法聲明中指定默認(rèn)參數(shù)，而不是在定義中指定?，F(xiàn)在，盡管只有一個(gè)非復(fù)制構(gòu)造函數(shù)，你仍然可以使用零個(gè)、一個(gè)或兩個(gè)參數(shù)調(diào)用Spreadsheet構(gòu)造函數(shù)：

Spreadsheet s1;
Spreadsheet s2 { 5 };
Spreadsheet s3 { 5, 6 };

一個(gè)為所有參數(shù)提供默認(rèn)值的構(gòu)造函數(shù)可以作為默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。也就是說(shuō)，你可以在不指定任何參數(shù)的情況下構(gòu)造該類的對(duì)象。如果你嘗試同時(shí)聲明一個(gè)默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)和一個(gè)為所有參數(shù)提供默認(rèn)值的多參數(shù)構(gòu)造函數(shù)，編譯器會(huì)報(bào)錯(cuò)，因?yàn)槿绻悴恢付ㄈ魏螀?shù)，它不知道該調(diào)用哪個(gè)構(gòu)造函數(shù)。