C++静态类型、动态类型与多态性探讨

静态类型与动态类型

在C++中，我们可以将基类的指针或引用绑定到派生类的对象上，所以当我们使用基类的指针或引用时，我们并不清楚该指针或引用所绑定的真实类型。当我们使用存在继承关系的类型时，必须区分变量和表达式的静态类型与动态类型。静态类型在编译时是已知的，即变量声明时的类型或表达式生成的类型，而动态类型则是变量或表达式表示对象的类型（参考《C++
Primer 中文版第五版》15.2.3节）。

下面举例说明：

class Base
{
...
public:
virtual void func(int var = 0) = 0;
...
}

void base::func(int var)
{
...;//纯虚函数也可提供一份函数实现
}

class Dervied : public Base{ ...public: //注意，定义未写出；缺省参数值不同，该设计缺陷后面说 virtual void func(int var = 1); ...}void func2(Base & B){ int Temp = 合适值； B.func(Temp);//具体执行哪个虚函数体运行时确定}Base* pB0;//静态类型为Base*，无动态类型，因为未指向任何对象Base* pB = new Base();//静态类型为Base*，动态类型为也是Base*
pB2 = new Derived();//静态类型为Base*，动态类型为Derived*。pB->func();//调用Base::func(0)pB2->func();//调用Derived::func(0)

Base B;

Derived D;

func2(B);//调用Base::func(0)
func2(D);//调用Derived::func(0)

多态性

（参考《Effective C++中文版》第三版条款37）

在C++语言中，当使用基类的引用或指针调用一个虚函数时将发生动态绑定（或称运行时绑定）。对象的动态类型指当前所指对象的类型（如pB动态类型为Derived*），动态类型表现出一个对象将会有什么行为。Virtual函数由动态绑定而来，指当调用一个virtual函数时，究竟调用哪一份函数实现代码，取决于调用的那个对象的动态类型。

特别注意：virtual函数是动态绑定，而缺省参数值却是静态绑定。例如pB2->func()出现了“调用一个derived class内的virtual函数func()，却使用了Base class为它提供的缺省参数值”，这与我们预期的是有出入的，需特别注意。解决措施是考虑virtual函数的替代设计，如设计以个非virtual接口取调用virtual函数，而在非virual函数中实现缺省参数。

（参考《C++
Primer 中文版第五版》15.2.3节）

理解具有继承关系的类之间的类型转换，需注意：

1、从派生类向基类的类型转换只对指针或引用类型有效，在对象之间不存在类型转换。当我们用一个派生类对象为一个基类对象初始化或赋值时，只有该派生类对象中的基类部分会被拷贝、移动或赋值，它的派生类部分将被忽略掉。

2、基类向派生类不存在隐式转换。之所以存在派生类向基类的类型转换，是因为每个派生类对象都包含一个基类部分，而基类的引用或指针可以绑定到该基类部分上。但是如果基类对象不是派生类对象的一部分，则它只含有基类定义的成员，而不含有派生类定义的成员，因此不存在从基类向派生类的自动类型转换。

3、派生类向基类的类型转换也可能会由于访问受限而变得不可行。

void func2(Base & B)
{
int Temp = 合适值；
B.func(Temp);//具体执行哪个虚函数体运行时确定
}

void func2(Base & B)
{
int Temp = 合适值；
B.func(Temp);//具体执行哪个虚函数体运行时确定
}