虚函数的默认参数问题
2010-01-05 16:49
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Q:
#include <iostream>
using namespace std;
class Base {
public:
virtual void somemethod(int i = 11)const { cout<<"base:"<<endl; }
};
class Derive : public Base {
public:
virtual void somemethod(int i = 12)const { cout<<"derive:"<<i<<endl; }
};
int main(void)
{
Derive mysub;
Base &ref = mysub;
ref.somemethod();
system("pause");
return 0;
}
输出: derive: 11
A:
Effective C++ (这个貌似是第三版前的,不知道哪个版本,从电子书上搞下来的,3rd是条款37)
条款38: 决不要重新定义继承而来的缺省参数值
让我们从一开始就把问题简化。缺省参数只能作为函数的一部分而存在;另外,只有两种函数可以继承:虚函数和非虚函数。因此,重定义缺省参数值的唯一方法是重定义一个继承而来的函数。然而,重定义继承而来的非虚函数是一种错误(参见条款37),所以,我们完全可以把讨论的范围缩小为 "继承一个有缺省参数值的虚函数" 的情况。
既然如此,本条款的理由就变得非常明显:虚函数是动态绑定而缺省参数值是静态绑定的。
什么意思?你可能会说你不懂这些最新的面向对象术语;或者,过度劳累的你一时想不起静态和动态绑定的区别。那么,让我们来复习一下。
对象的静态类型是指你声明的存在于程序代码文本中的类型。看下面这个类层次结构:
enum ShapeColor { RED, GREEN, BLUE };
// 一个表示几何形状的类
class Shape {
public:
// 所有的形状都要提供一个函数绘制它们本身
virtual void draw(ShapeColor color = RED) const = 0;
...
};
class Rectangle: public Shape {
public:
// 注意:定义了不同的缺省参数值 ---- 不好!
virtual void draw(ShapeColor color = GREEN) const;
...
};
class Circle: public Shape {
public:
virtual void draw(ShapeColor color) const;
...
};
用图形来表示是下面这样:
Shape
//
/ /
/ /
Rectangle Circle
现在看看这些指针:
Shape *ps; // 静态类型 = Shape*
Shape *pc = new Circle; // 静态类型 = Shape*
Shape *pr = new Rectangle; // 静态类型 = Shape*
这个例子中, ps, pc,和pr都被声明为Shape指针类型,所以它们都以此作为自己的静态类型。注意,这和它们真的所指向的对象的类型绝对没有关系 ---- 它们的静态类型总是Shape*。
对象的动态类型是由它当前所指的对象的类型决定的。即,对象的动态类型表示它将执行何种行为。上面的例子中,pc的动态类型是Circle*,pr的动态类型是Rectangle*。至于ps,实际上没有动态类型,因为它(还)没有指向任何对象。
动态类型,顾名思义,可以在程序运行时改变,典型的方法是通过赋值:
ps = pc; // ps的动态类型
// 现在是Circle*
ps = pr; // ps的动态类型
// 现在是Rectangle*
虚函数是动态绑定的,意思是说,虚函数通过哪个对象被调用,具体被调用的函数就由那个对象的动态类型决定:
pc->draw(RED); // 调用Circle::draw(RED)
pr->draw(RED); // 调用Rectangle::draw(RED)
我知道这些都是老掉牙的知识了,你当然也了解虚函数。(如果想知道它们是怎么实现的,参见条款M24)但是,将虚函数和缺省参数值结合起来分析就会产生问题,因为,如上所述,虚函数是动态绑定的,但缺省参数是静态绑定的。这意味着你最终可能调用的是一个定义在派生类,但使用了基类中的缺省参数值的虚函数:
pr->draw(); // 调用Rectangle::draw(RED)!
这种情况下,pr的动态类型是Rectangle*,所以Rectangle的虚函数被调用 ---- 正如我们所期望的那样。Rectangle::draw中,缺省参数值是GREEN。但是,由于pr的静态类型是Shape*,这个函数调用的参数值是从Shape类中取得的,而不是Rectangle类!所以结果将十分奇怪并且出人意料,因为这个调用包含了Shape和Rectangle类中Draw的声明的组合。你当然不希望自己的软件以这种方式运行啦;至少,用户不希望这样,相信我。
不用说,ps, pc,和pr都是指针的事实和产生问题的原因无关。如果它们是引用,问题也会继续存在。问题仅仅出在,draw是一个虚函数,并且它的一个缺省参数在子类中被重新定义了。
为什么C++坚持这种有违常规的做法呢?答案和运行效率有关。如果缺省参数值被动态绑定,编译器就必须想办法为虚函数在运行时确定合适的缺省值,这将比现在采用的在编译阶段确定缺省值的机制更慢更复杂。做出这种选择是想求得速度上的提高和实现上的简便,所以大家现在才能感受得到程序运行的高效;当然,如果忽视了本条款的建议,就会带来混乱。
#include <iostream>
using namespace std;
class Base {
public:
virtual void somemethod(int i = 11)const { cout<<"base:"<<endl; }
};
class Derive : public Base {
public:
virtual void somemethod(int i = 12)const { cout<<"derive:"<<i<<endl; }
};
int main(void)
{
Derive mysub;
Base &ref = mysub;
ref.somemethod();
system("pause");
return 0;
}
输出: derive: 11
A:
Effective C++ (这个貌似是第三版前的,不知道哪个版本,从电子书上搞下来的,3rd是条款37)
条款38: 决不要重新定义继承而来的缺省参数值
让我们从一开始就把问题简化。缺省参数只能作为函数的一部分而存在;另外,只有两种函数可以继承:虚函数和非虚函数。因此,重定义缺省参数值的唯一方法是重定义一个继承而来的函数。然而,重定义继承而来的非虚函数是一种错误(参见条款37),所以,我们完全可以把讨论的范围缩小为 "继承一个有缺省参数值的虚函数" 的情况。
既然如此,本条款的理由就变得非常明显:虚函数是动态绑定而缺省参数值是静态绑定的。
什么意思?你可能会说你不懂这些最新的面向对象术语;或者,过度劳累的你一时想不起静态和动态绑定的区别。那么,让我们来复习一下。
对象的静态类型是指你声明的存在于程序代码文本中的类型。看下面这个类层次结构:
enum ShapeColor { RED, GREEN, BLUE };
// 一个表示几何形状的类
class Shape {
public:
// 所有的形状都要提供一个函数绘制它们本身
virtual void draw(ShapeColor color = RED) const = 0;
...
};
class Rectangle: public Shape {
public:
// 注意:定义了不同的缺省参数值 ---- 不好!
virtual void draw(ShapeColor color = GREEN) const;
...
};
class Circle: public Shape {
public:
virtual void draw(ShapeColor color) const;
...
};
用图形来表示是下面这样:
Shape
//
/ /
/ /
Rectangle Circle
现在看看这些指针:
Shape *ps; // 静态类型 = Shape*
Shape *pc = new Circle; // 静态类型 = Shape*
Shape *pr = new Rectangle; // 静态类型 = Shape*
这个例子中, ps, pc,和pr都被声明为Shape指针类型,所以它们都以此作为自己的静态类型。注意,这和它们真的所指向的对象的类型绝对没有关系 ---- 它们的静态类型总是Shape*。
对象的动态类型是由它当前所指的对象的类型决定的。即,对象的动态类型表示它将执行何种行为。上面的例子中,pc的动态类型是Circle*,pr的动态类型是Rectangle*。至于ps,实际上没有动态类型,因为它(还)没有指向任何对象。
动态类型,顾名思义,可以在程序运行时改变,典型的方法是通过赋值:
ps = pc; // ps的动态类型
// 现在是Circle*
ps = pr; // ps的动态类型
// 现在是Rectangle*
虚函数是动态绑定的,意思是说,虚函数通过哪个对象被调用,具体被调用的函数就由那个对象的动态类型决定:
pc->draw(RED); // 调用Circle::draw(RED)
pr->draw(RED); // 调用Rectangle::draw(RED)
我知道这些都是老掉牙的知识了,你当然也了解虚函数。(如果想知道它们是怎么实现的,参见条款M24)但是,将虚函数和缺省参数值结合起来分析就会产生问题,因为,如上所述,虚函数是动态绑定的,但缺省参数是静态绑定的。这意味着你最终可能调用的是一个定义在派生类,但使用了基类中的缺省参数值的虚函数:
pr->draw(); // 调用Rectangle::draw(RED)!
这种情况下,pr的动态类型是Rectangle*,所以Rectangle的虚函数被调用 ---- 正如我们所期望的那样。Rectangle::draw中,缺省参数值是GREEN。但是,由于pr的静态类型是Shape*,这个函数调用的参数值是从Shape类中取得的,而不是Rectangle类!所以结果将十分奇怪并且出人意料,因为这个调用包含了Shape和Rectangle类中Draw的声明的组合。你当然不希望自己的软件以这种方式运行啦;至少,用户不希望这样,相信我。
不用说,ps, pc,和pr都是指针的事实和产生问题的原因无关。如果它们是引用,问题也会继续存在。问题仅仅出在,draw是一个虚函数,并且它的一个缺省参数在子类中被重新定义了。
为什么C++坚持这种有违常规的做法呢?答案和运行效率有关。如果缺省参数值被动态绑定,编译器就必须想办法为虚函数在运行时确定合适的缺省值,这将比现在采用的在编译阶段确定缺省值的机制更慢更复杂。做出这种选择是想求得速度上的提高和实现上的简便,所以大家现在才能感受得到程序运行的高效;当然,如果忽视了本条款的建议,就会带来混乱。
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