深入理解C++的動態綁定和靜態綁定

原文:http://www.oschina.net/question/54100_20313


爲了支持c++的多態性,才用了動態綁定和靜態綁定。理解他們的區別有助於更好的理解多態性,以及在編程的過程中避免犯錯誤,需要理解四個名詞:
1、對象的靜態類型:對象在聲明時採用的類型。是在編譯期確定的。
2、對象的動態類型:目前所指對象的類型。是在運行期決定的。

對象的動態類型可以更改,但是靜態類型無法更改。關於對象的靜態類型和動態類型,看一個示例:

class B
{
}
class C : public B
{
}
class D : public B
{
}
D* pD = new D();//pD的靜態類型是它聲明的類型D*,動態類型也是D*
B* pB = pD;//pB的靜態類型是它聲明的類型B*,動態類型是pB所指向的對象pD的類型D*
C* pC = new C();
pB = pC;//pB的動態類型是可以更改的,現在它的動態類型是C*

3、靜態綁定:綁定的是對象的靜態類型,某特性(比如函數)依賴於對象的靜態類型,發生在編譯期。

4、動態綁定:綁定的是對象的動態類型,某特性(比如函數)依賴於對象的動態類型,發生在運行期。

class B
{
    void DoSomething();
    virtual void vfun();
}
class C : public B
{
    void DoSomething();//首先說明一下,這個子類重新定義了父類的no-virtual函數,這是一個不好的設計,會導致名稱遮掩;這裏只是爲了說明動態綁定和靜態綁定才這樣使用。
    virtual void vfun();
}
class D : public B
{
    void DoSomething();
    virtual void vfun();
}
D* pD = new D();
B* pB = pD;

讓我們看一下,pD->DoSomething()和pB->DoSomething()調用的是同一個函數嗎?
不是的,雖然pD和pB都指向同一個對象。因爲函數DoSomething是一個no-virtual函數,它是靜態綁定的,也就是編譯器會在編譯期根據對象的靜態類型來選擇函數。pD的靜態類型是D*,那麼編譯器在處理pD->DoSomething()的時候會將它指向D::DoSomething()。同理,pB的靜態類型是B*,那pB->DoSomething()調用的就是B::DoSomething()。
 
讓我們再來看一下,pD->vfun()和pB->vfun()調用的是同一個函數嗎?
是的。因爲vfun是一個虛函數,它動態綁定的,也就是說它綁定的是對象的動態類型,pB和pD雖然靜態類型不同,但是他們同時指向一個對象,他們的動態類型是相同的,都是D*,所以,他們的調用的是同一個函數:D::vfun()。
 
上面都是針對對象指針的情況,對於引用(reference)的情況同樣適用。
 
指針和引用的動態類型和靜態類型可能會不一致,但是對象的動態類型和靜態類型是一致的。
D D;
D.DoSomething()和D.vfun()永遠調用的都是D::DoSomething()和D::vfun()。
 
至於那些事動態綁定,那些事靜態綁定,有篇文章總結的非常好:
我總結了一句話:只有虛函數才使用的是動態綁定,其他的全部是靜態綁定。目前我還沒有發現不適用這句話的,如果有錯誤,希望你可以指出來。
 
特別需要注意的地方
當缺省參數和虛函數一起出現的時候情況有點複雜,極易出錯。我們知道,虛函數是動態綁定的,但是爲了執行效率,缺省參數是靜態綁定的。

class B
{
 virtual void vfun(int i = 10);
}
class D : public B
{
 virtual void vfun(int i = 20);
}
D* pD = new D();
B* pB = pD;
pD->vfun();
pB->vfun();

有上面的分析可知pD->vfun()和pB->vfun()調用都是函數D::vfun(),但是他們的缺省參數是多少?
分析一下,缺省參數是靜態綁定的,pD->vfun()時,pD的靜態類型是D*,所以它的缺省參數應該是20;同理,pB->vfun()的缺省參數應該是10。編寫代碼驗證了一下,正確。
對於這個特性,估計沒有人會喜歡。所以,永遠記住:
“絕不重新定義繼承而來的缺省參數(Never redefine function’s inherited default parameters value.)”
 
關於c++語言
目前我基本上都是在c++的子集“面向對象編程”下工作,對於更復雜的知識瞭解的還不是很多。即便如此,到目前爲止編程時需要注意的東西已經很多,而且後面可能還會繼續增多,這也許是很多人反對c++的原因。
c++是Google的四大官方語言之一。但是Google近幾年確推出了go語言,而且定位是和c/c++相似。考慮這種情況,我認爲可能是Google的程序員們深感c++的複雜,所以想開發一種c++的替代語言。有時間要了解一下go語言,看它在類似c++的問題上時如何取捨的。

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