C++:如何用简单的汇编指令,实现C++复杂抽象的面向对象概念?——「3、重载」

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  1. 重载。类的成员函数的函数名相同,但参数列表不同(类型、个数、顺序不同),就是函数的重载。C++编译器根据你调用函数时传入的不同的参数列表,去执行对应的那个函数。这点在c语言中是不能实现的,因为C语言没有这个语法特性,所以C编译器不支持,如果你这么写编译器肯定会给你报错无法编译通过。

重载

简单分析下,我猜测,重载在汇编中也没什么不同,肯定和普通函数一个样,有不同的函数标号,执行哪个重载函数,编译器就会Call 哪个函数。C++编译器会将每个成员函数都分别翻译成汇编并给它起个标号名,根据你要调用哪个具体的重载函数,去Call哪个汇编标号的函数。下面来分析下:

#include<iostream>
/**
 * 继承:重载
*/

class Son{
public:
    int a;
    void add(){
        a = 0;
    }
    void add(int i){
        a = i;
    }
    void add(int i, int j){
        a = i+j;
    }

};

int main(){
    Son son;
    son.add();
    son.add(33);
    son.add(10, 78);
    return 0;
}

类中有3个重载函数add,函数名一样,参数不一样,分别调用,看看编译成汇编是怎么实现重载特性的:

main:
.LFB1525:
	.cfi_startproc
	endbr64
	pushq	%rbp
	.cfi_def_cfa_offset 16
	.cfi_offset 6, -16
	movq	%rsp, %rbp
	.cfi_def_cfa_register 6
	subq	$16, %rsp # 分配16字节栈帧给main函数
	movq	%fs:40, %rax
	movq	%rax, -8(%rbp)
	xorl	%eax, %eax

	leaq	-12(%rbp), %rax # 算出rbp-12这个值
	movq	%rax, %rdi
	call	_ZN3Son3addEv # 调用add()
	leaq	-12(%rbp), %rax
	movl	$33, %esi
	movq	%rax, %rdi
	call	_ZN3Son3addEi # 调用add(int i)
	leaq	-12(%rbp), %rax
	movl	$78, %edx
	movl	$10, %esi
	movq	%rax, %rdi
	call	_ZN3Son3addEii # 调用add(int i, int j)
	movl	$0, %eax
	movq	-8(%rbp), %rcx
	xorq	%fs:40, %rcx
	je	.L6
	call	__stack_chk_fail@PLT
.L6:
	leave
	.cfi_def_cfa 7, 8
	ret
	.cfi_endproc

果然不出我们所料,即使复杂的重载概念,也只是编译器层面的抽象概念,真正体现到硬件、cpu指令、内存分配与读写时,其实依旧是C语言汇编那点事情,无非就是内存在哪分配,它的地址怎么计算,然后传参,Call函数标号。通过这里,可以更加深刻体会到,所谓C++的语法特性在汇编层面的实现,其实就是C语言汇编的各种组合,包括内存分配、地址计算、变量的字节长度计算、函数调用、参数传递等等。

当然,以上只是原理上并没有很绕的地方,但具体实现,要考虑的细节很多,真正实现一个可靠的编译器计算这些内存分配、地址计算等,要做大量工作,因此才会说现代C++编译器代码的复杂程度超过linux内核源码。