Interested Article - Перегрузка процедур и функций

Перегрузка процедур и функций — возможность использования одноимённых подпрограмм : процедур или функций в языках программирования.

Причина появления

В большинстве ранних языков программирования для упрощения процесса трансляции существовало ограничение, согласно которому одновременно в программе не может быть доступно более одной процедуры с одним и тем же именем. В соответствии с этим ограничением все подпрограммы, видимые в данной точке программы, должны иметь различные имена.

Имена и обозначения процедур и функций, являющихся частью языка программирования, не могут быть использованы программистом для именования собственных подпрограмм.

Реализация

Для того чтобы иметь возможность использовать несколько вариантов подпрограммы с одним и тем же именем, но с разным числом аргументов или другими типами аргументов (то есть с разной сигнатурой , так как список аргументов — часть сигнатуры), вводится перегрузка подпрограмм. Такая перегрузка возможна в рамках процедурной парадигмы , без применения объектно-ориентированного программирования.

При трансляции происходит контроль одноимённых процедур и функций, чтобы они различались по сигнатуре, так как в этом случае транслятор может однозначно определить вызов нужной подпрограммы.

Чтобы исключить ошибку программиста, давшего случайно имя подпрограмме, которое уже используется, вводится дополнительное требование написания ключевого слова. Так сделано, например, в языке Delphi (ключевое слово overload).

Правила перегрузки функции

Перегружаемые функции имеют одинаковое имя, но разное количество или типы аргументов. Это разновидность статического полиморфизма , при которой вопрос о том, какую из функций вызвать, решается по списку её аргументов. Этот подход применяется в статически типизированных языках, которые проверяют типы аргументов при вызове функции. Перегруженная функция фактически представляет собой несколько разных функций, и выбор подходящей происходит на этапе компиляции. Перегрузку функций не следует путать с формами полиморфизма, где правильный метод выбирается во время выполнения, например, посредством виртуальных функций, а не статически.

Пример: перегрузки функций в C++

main()
{
    cout<<volume(10);
    cout<<volume(2.5,8);
    cout<<volume(100,75,15);
}
 
// volume of a cube
int volume(int s)
{
    return(s*s*s);
}
 
// volume of a cylinder
double volume(double r,int h)
{
    return(3.14*r*r*h);
}
 
// volume of a cuboid
long volume(long l,int b,int h)
{
    return(l*b*h);
}

В приведенном выше примере объем различных компонентов рассчитывается с использованием вызовов разных функций «volume» с аргументами, различающимися по типу данных или их количеству.

Пример: перегрузки функций на языке Nim.

proc overload(x: int)=
  echo "string int"

proc overload(x: float)=
  echo "string float"

overload(1) # напечатает "string int"
overload(1.1) # напечатает "string float"

Перегрузка конструктора

Конструкторы, используемые для создания экземпляров объектов, также могут быть перегружены в некоторых объектно-ориентированных языках программирования. Из-за того, что во многих языках название конструктора предопределено именем класса, может показаться, что может существовать только один конструктор. Всякий раз, когда требуются несколько конструкторов, они реализованы в виде перегруженных функций. Конструктор по умолчанию не принимает параметров, экземпляр объекта — члены с нулевым значением. [ 1 ] Например, конструктор по умолчанию для объекта bill в ресторане написана на C++ может установить Tip до 15 %:

Bill()
{ 
    tip = 15.0; 
    total = 0.0; 
}

Недостатком является то, что он делает два шага, чтобы изменить значение созданного Bill объекта. Ниже показано создание и изменение значений в рамках основной программы:

Bill cafe;
cafe.tip = 10.00;
cafe.total = 4.00;

Через перегрузку конструктора можно было бы передать чаевые и общем качестве параметров при создании. Пример показывает перегруженный конструктор с двумя параметрами:

Bill(double setTip, double setTotal)
{ 
    tip = setTip; 
    total = setTotal; 
}

Теперь функция, которая создает новый объект Bill, может передавать два значения в конструктор и устанавливать элементы данных в один шаг. Ниже показано создание и установка значений:

Bill cafe(10.00, 4.00);

Это может быть полезно для повышения эффективности программ и уменьшения размера кода.

Предостережения

Многократная перегрузка процедуры или функции может затруднить разработчикам понимание, какая из перегрузок в какой момент используется.

Ресурсоёмкость

Возможность перегрузки имён процедур и функций в программе определяется возможностями синтаксического анализа компилятора и требованиями стандарта языка их написания. Синтаксический анализ заключается в сопоставлении вызова перегруженной функции с конкретной функцией (с конкретной сигнатурой) и не влияет на ресурсоёмкость программы и время её выполнения.

Размер откомпилированного кода программы при использовании перегрузки функции вместо функции с произвольным количеством аргументов увеличивается (вместо одной процедуры с переменным количеством аргументов компилируется несколько, для конкретного количества), но взамен увеличивается и производительность программы при вызове процедуры, которая описана как перегруженная (не производится анализ типов и других вычислительных операций во время выполнения программы). Так, например, в библиотеке STL языка C++ часто используемые функции с переменным количеством аргументов заменены перегрузками.