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【轉】深入理解C++的動態繫結和靜態繫結

為了支援c++的多型性,才用了動態繫結和靜態繫結。理解他們的區別有助於更好的理解多型性,以及在程式設計的過程中避免犯錯誤。
需要理解四個名詞:
1、物件的靜態型別:物件在宣告時採用的型別。是在編譯期確定的。
2、物件的動態型別:目前所指物件的型別。是在執行期決定的。物件的動態型別可以更改,但是靜態型別無法更改。
關於物件的靜態型別和動態型別,看一個示例:

  1. class B  
  2. {  
  3. }  
  4. class C : public B  
  5. {  
  6. }  
  7. class D : public B  
  8. {  
  9. }  
  10. D* pD = new D();//pD的靜態型別是它宣告的型別D*,動態型別也是D*  
  11. B* pB = pD;//pB的靜態型別是它宣告的型別B*,動態型別是pB所指向的物件pD的型別D*  
  12. C* pC = new C();  
  13. pB = pC;//pB的動態型別是可以更改的,現在它的動態型別是C*  

3、靜態繫結:繫結的是物件的靜態型別,某特性(比如函式)依賴於物件的靜態型別,發生在編譯期。
4、動態繫結:繫結的是物件的動態型別,某特性(比如函式)依賴於物件的動態型別,發生在執行期。

  1. class B  
  2. {  
  3.     void DoSomething();  
  4.     virtual void vfun();  
  5. }  
  6. class C : public B  
  7. {  
  8.     void DoSomething();//首先說明一下,這個子類重新定義了父類的no-virtual函式,這是一個不好的設計,會導致名稱遮掩;這裡只是為了說明動態繫結和靜態繫結才這樣使用。  
  9.     virtual void vfun();  
  10. }  
  11. class D : public B  
  12. {  
  13.     void DoSomething();  
  14.     virtual void vfun();  
  15. }  
  16. D* pD = new D();  
  17. B* pB = pD;  

讓我們看一下,pD->DoSomething()和pB->DoSomething()呼叫的是同一個函式嗎?
不是的,雖然pD和pB都指向同一個物件。因為函式DoSomething是一個no-virtual函式,它是靜態繫結的,也就是編譯器會在編譯期根據物件的靜態型別來選擇函式。pD的靜態型別是D*,那麼編譯器在處理pD->DoSomething()的時候會將它指向D::DoSomething()。同理,pB的靜態型別是B*,那pB->DoSomething()呼叫的就是B::DoSomething()。

讓我們再來看一下,pD->vfun()和pB->vfun()呼叫的是同一個函式嗎?
是的。因為vfun是一個虛擬函式,它動態繫結的,也就是說它繫結的是物件的動態型別,pB和pD雖然靜態型別不同,但是他們同時指向一個物件,他們的動態型別是相同的,都是D*,所以,他們的呼叫的是同一個函式:D::vfun()。

上面都是針對物件指標的情況,對於引用(reference)的情況同樣適用。

指標和引用的動態型別和靜態型別可能會不一致,但是物件的動態型別和靜態型別是一致的。
D D;
D.DoSomething()和D.vfun()永遠呼叫的都是D::DoSomething()和D::vfun()。

至於那些事動態繫結,那些事靜態繫結,有篇文章總結的非常好:
我總結了一句話:只有虛擬函式才使用的是動態繫結,其他的全部是靜態繫結。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
當預設引數和虛擬函式一起出現的時候情況有點複雜,極易出錯。我們知道,虛擬函式是動態繫結的,但是為了執行效率,預設引數是靜態繫結的。

  1. class B  
  2. {  
  3.  virtual void vfun(int i = 10);  
  4. }  
  5. class D : public B  
  6. {  
  7.  virtual void vfun(int i = 20);  
  8. }  
  9. D* pD = new D();  
  10. B* pB = pD;  
  11. pD->vfun();  
  12. pB->vfun();  


有上面的分析可知pD->vfun()和pB->vfun()呼叫都是函式D::vfun(),但是他們的預設引數是多少?
分析一下,預設引數是靜態繫結的,pD->vfun()時,pD的靜態型別是D*,所以它的預設引數應該是20;同理,pB->vfun()的預設引數應該是10。編寫程式碼驗證了一下,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預設引數(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“面向物件程式設計”下工作,對於更復雜的知識瞭解的還不是很多。即便如此,到目前為止程式設計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,我認為可能是Google的程式設計師們深感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。