C++: 函数返回值可以重载吗
函数重载（Function Overloading）允许在同一个作用域内定义多个功能类似但参数不同的函数。这些函数可以有相同的名字，但必须有不同的参数列表（参数的数量、类型或顺序不同）。编译器通过参数列表来决定调用哪个函数。
大部分语言并不支持返回值类型的重载。包括C++。
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// OK std::string to_string(int i); std::string to_string(bool b); std::string si = to_string(42); std::string sb = to_string(true); // ERROR int from_string(std::string_view s); bool from_string(std::string_view s); int i = from_string("42"); bool b = from_string("false"); |
C++ 11 的一个新特性，使我们可以实现一个 接近 函数返回值重载的功能。即 [自定义转换函数][https://en.cppreference.com/w/cpp/language/cast_operator] 。来看下面的例子：
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struct to_string_t { std::string_view s; //string_view from c++17 operator int() const; operator bool() const; }; int i = to_string_t{"42"}; // operator int() const; bool b = to_string_t{"true"}; // operator bool() const; |
需要注意，编译器需要知道转换的目标类型。如 auto i = to_string_t{"42"} ，编译器不知道应该调用哪个重载。
让我们回到开始：如何将 to_string_t 作为返回值，似乎就可以完成 函数返回值重载 的功能:
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to_string_t from_string(std::string_view str){ return to_string_t{str}; }; int i = from_string("42"); auto b = bool(from_string("42")); void foo(int i, bool b){} foo(from_string("42"), from_string("true")); std::vector<int> v; v.emplace_back(from_string("42")); |
上面的代码中， 我们给出了 bool int 两种转换。如果想要它变得更灵活， 可以使用模板偏特化来实现
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template<typename T> struct always_false : std::false_type {}; template<typename T> struct to_string_impl{ static_assert(always_false<T>(), "No to_string_impl for this type"); }; struct to_string_t{ std::string_view s; template<typename T> operator T() const { return to_string_impl<T>::from_string(s); } }; template<> struct to_string_impl<int>{ static int from_string(std::string_view s){ return std::stoi(std::string(s)); } }; to_string_t from_string(std::string_view s){return to_string_t{s};} |
在实际使用中， 我们可以根据需求对 to_string_impl<T> 进行偏特化实现。对于未实现的类型则会在编译时抛出 Error.
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int i = from_string("42"); //OK bool b = from_string("true"); //ERROR error: static_assert failed due to requirement 'always_false<bool>()' "No to_string_impl for this type" |
任何使用 from_string 的用户都可以根据需求实现或扩展这个类