関数のオーバーロード

CoddyのC++ジャーニー「オブジェクト指向プログラミング」セクションの一部。レッスン 57/104。

関数の overloadを使用すると、同じ名前で異なるパラメーターリストを持つ複数の関数を定義できます。コンパイラーは、渡した引数に基づいて正しいバージョンを選択します。これは、コンパイル時ポリモーフィズムの重要な形式です。

オーバーロードを機能させるには、関数のシグネチャが異なっていなければなりません。つまり、パラメータの数、型、またはその両方が異なる必要があります。

class Calculator {
public:
    int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
    
    double add(double a, double b) {
        return a + b;
    }
    
    int add(int a, int b, int c) {
        return a + b + c;
    }
};

Calculator calc;
calc.add(5, 3);        // add(int, int) を呼び出す
calc.add(2.5, 3.7);    // add(double, double) を呼び出す
calc.add(1, 2, 3);     // add(int, int, int) を呼び出す

コンパイラは各呼び出しを調べ、適切なオーバーロードに対応付けます。これは完全にコンパイル時に行われるため、実行時のオーバーヘッドはありません。

重要: 戻り値の型だけでは、オーバーロードされた関数を区別できません。次のコードはコンパイラーエラーを引き起こします。

int getValue();
double getValue();  // エラー: 戻り値の型だけでオーバーロードすることはできません

関数のオーバーロードによって、コードがより直感的になります。addInts、addDoubles、addThreeIntsのような別々の名前を作成する代わりに、意味のある単一の名前を使い、残りの処理をコンパイラーに任せます。

チャレンジ

簡単

関数のオーバーロードの力を示すメッセージフォーマッタークラスを作成しましょう。異なる種類の入力を処理する複数の format() メソッドを持つ Formatter クラスを作成し、渡した内容に基づいてコンパイラーが適切なバージョンを選択できるようにします。

コードは2つのファイルに分けて整理します。

Formatter.h: 異なるシナリオを処理するオーバーロードされた format() メソッドを持つ Formatter クラスを定義します。
- 単一の std::string を受け取り、Message: <text> と出力するメソッド
- std::string と int の優先度レベルを受け取り、[Priority <priority>] <text> と出力するメソッド
- std::string と double のタイムスタンプを受け取り、[<timestamp>s] <text> と出力するメソッド
- 3つの std::string パラメーター（sender、receiver、message）を受け取り、From <sender> to <receiver>: <message> と出力するメソッド
すべてのメソッドの名前は format() とします。コンパイラーは引数に基づいて正しいものを選択します。
main.cpp: 4つの入力を読み取ります（それぞれ別の行に入力します）。
1. 単純なメッセージテキスト
2. 優先度レベル（整数）
3. タイムスタンプ（double）
4. 送信者名
Formatter object を作成し、4つすべてのオーバーロードされたメソッドを実行してみます。
- メッセージテキストだけを指定して format() を呼び出す
- メッセージテキストと優先度を指定して format() を呼び出す
- メッセージテキストとタイムスタンプを指定して format() を呼び出す
- sender、receiver としての "Admin"、およびメッセージテキストを指定して format() を呼び出す

たとえば、入力が System ready、3、12.5、Server の場合：

Message: System ready
[Priority 3] System ready
[12.5s] System ready
From Server to Admin: System ready

同じメソッド名 format() を4回呼び出していますが、それぞれの呼び出しでは、引数の型と数に基づいて異なるバージョンが実行されることに注目してください。これはコンパイル時ポリモーフィズムの実例です。プログラムが実行される前に、コンパイラーがどのオーバーロードを使用するかを決定します。

自分で試してみよう

#include <iostream>
#include <string>
#include "Formatter.h"

using namespace std;

int main() {
    // 入力を読み取る
    string message;
    getline(cin, message);
    
    int priority;
    cin >> priority;
    
    double timestamp;
    cin >> timestamp;
    cin.ignore();
    
    string sender;
    getline(cin, sender);
    
    // TODO: Formatterオブジェクトを作成する
    
    // TODO: メッセージテキストだけでformat()を呼び出す
    
    // TODO: メッセージテキストとpriorityでformat()を呼び出す
    
    // TODO: メッセージテキストとtimestampでformat()を呼び出す
    
    // TODO: sender、「Admin」をreceiverとして、メッセージテキストでformat()を呼び出す
    
    return 0;
}