深入理解C++的动态绑定和静态绑定

晨曦之光 发布于 2012/06/06 16:09
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为了支持c++的多态性,才用了动态绑定和静态绑定。理解他们的区别有助于更好的理解多态性,以及在编程的过程中避免犯错误。
需要理解四个名词:
1、对象的静态类型:对象在声明时采用的类型。是在编译期确定的。
2、对象的动态类型:目前所指对象的类型。是在运行期决定的。对象的动态类型可以更改,但是静态类型无法更改。
关于对象的静态类型和动态类型,看一个示例:

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  1. class B 
  2. class C : public B 
  3. class D : public B 
  4. D* pD = new D();//pD的静态类型是它声明的类型D*,动态类型也是D*
  5. B* pB = pD;//pB的静态类型是它声明的类型B*,动态类型是pB所指向的对象pD的类型D*
  6. C* pC = new C(); 
  7. pB = pC;//pB的动态类型是可以更改的,现在它的动态类型是C*

3、静态绑定:绑定的是对象的静态类型,某特性(比如函数)依赖于对象的静态类型,发生在编译期。
4、动态绑定:绑定的是对象的动态类型,某特性(比如函数)依赖于对象的动态类型,发生在运行期。

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  1. class B 
  2. void DoSomething(); 
  3. virtual void vfun(); 
  4. class C : public B 
  5. void DoSomething();//首先说明一下,这个子类重新定义了父类的no-virtual函数,这是一个不好的设计,会导致名称遮掩;这里只是为了说明动态绑定和静态绑定才这样使用。
  6. virtual void vfun(); 
  7. class D : public B 
  8. void DoSomething(); 
  9. virtual void vfun(); 
  10. D* pD = new D(); 
  11. B* pB = pD; 

让我们看一下,pD->DoSomething()和pB->DoSomething()调用的是同一个函数吗?
不是的,虽然pD和pB都指向同一个对象。因为函数DoSomething是一个no-virtual函数,它是静态绑定的,也就是编译器会在编译期根据对象的静态类型来选择函数。pD的静态类型是D*,那么编译器在处理pD->DoSomething()的时候会将它指向D::DoSomething()。同理,pB的静态类型是B*,那pB->DoSomething()调用的就是B::DoSomething()。

让我们再来看一下,pD->vfun()和pB->vfun()调用的是同一个函数吗?
是的。因为vfun是一个虚函数,它动态绑定的,也就是说它绑定的是对象的动态类型,pB和pD虽然静态类型不同,但是他们同时指向一个对象,他们的动态类型是相同的,都是D*,所以,他们的调用的是同一个函数:D::vfun()。

上面都是针对对象指针的情况,对于引用(reference)的情况同样适用。

指针和引用的动态类型和静态类型可能会不一致,但是对象的动态类型和静态类型是一致的。
D D;
D.DoSomething()和D.vfun()永远调用的都是D::DoSomething()和D::vfun()。

至于那些事动态绑定,那些事静态绑定,有篇文章总结的非常好:
我总结了一句话:只有虚函数才使用的是动态绑定,其他的全部是静态绑定。目前我还没有发现不适用这句话的,如果有错误,希望你可以指出来。

特别需要注意的地方
当缺省参数和虚函数一起出现的时候情况有点复杂,极易出错。我们知道,虚函数是动态绑定的,但是为了执行效率,缺省参数是静态绑定的。

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

有上面的分析可知pD->vfun()和pB->vfun()调用都是函数D::vfun(),但是他们的缺省参数是多少?
分析一下,缺省参数是静态绑定的,pD->vfun()时,pD的静态类型是D*,所以它的缺省参数应该是20;同理,pB->vfun()的缺省参数应该是10。编写代码验证了一下,正确。
对于这个特性,估计没有人会喜欢。所以,永远记住:
“绝不重新定义继承而来的缺省参数(Never redefine function’s inherited default parameters value.)”

关于c++语言
目前我基本上都是在c++的子集“面向对象编程”下工作,对于更复杂的知识了解的还不是很多。即便如此,到目前为止编程时需要注意的东西已经很多,而且后面可能还会继续增多,这也许是很多人反对c++的原因。
c++是Google的四大官方语言之一。但是Google近几年确推出了go语言,而且定位是和c/c++相似。考虑这种情况,我认为可能是Google的程序员们深感c++的复杂,所以想开发一种c++的替代语言。有时间要了解一下go语言,看它在类似c++的问题上时如何取舍的。


原文链接:http://www.cnblogs.com/chgaowei/archive/2011/05/21/2053129.html
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