深入理解C++的動態綁定與靜態綁定的應用詳解

2020-01-26 16:10:53

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供稿：網友

為了支持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于更好的理解多態性，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：對象在聲明時采用的類型。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。
關于對象的靜態類型和動態類型，看一個示例：

復制代碼代碼如下:

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）依賴于對象的靜態類型，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）依賴于對象的動態類型，發生在運行期。

復制代碼代碼如下:

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；這里只是為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。因為函數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*，那么編譯器在處理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。因為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，對于引用（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()。
至于那些事動態綁定，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復雜，極易出錯。我們知道，虛函數是動態綁定的，但是為了執行效率，缺省參數是靜態綁定的。

復制代碼代碼如下:

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。
對于這個特性，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.）”
關于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，對于更復雜的知識了解的還不是很多。即便如此，到目前為止編程時需要注意的東西已經很多，而且后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的程序員們深感c++的復雜，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++的問題上時如何取舍的。

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