C++的動态綁定和靜态綁定

為了支援 C++ 的多态性，才有了動态綁定和靜态綁定。了解他們的差別有助于更好的了解多态性，以及在程式設計的過程中避免犯錯誤。

需要了解四個名詞：

• 對象的靜态類型：對象在聲明時所采用的類型，是在編譯期确定的；
• 對象的動态類型：目前所指對象的類型，是在運作期決定的。對象的動态類型可以更改，但是靜态類型無法更改；

關于對象的靜态類型和動态類型，看如下示例：

class B {};
class C : public B {};
class D : public B {};
D* pD = new D();        //pD的靜态類型是它聲明的類型D*，動态類型也是D*
B* pB = pD;             //pB的靜态類型是它聲明的類型B*，動态類型是pB所指向的對象pD的類型D*
C* pC = new C();
pB = pC;                //pB的動态類型是可以更改的，現在它的動态類型是C*
           

• 靜态綁定：綁定的是對象的靜态類型，某特性（比如函數）依賴于對象的靜态類型，發生在編譯期，又稱前期綁定 early binding；
• 動态綁定：綁定的是對象的動态類型，某特性（比如函數）依賴于對象的動态類型，發生在運作期，又稱後期綁定 late binding；

class B {
    void DoSomething();
    virtual void vfun();
};

class C : public B {
    void DoSomething();
    //說明一下，這個子類重新定義了父類的non-virtual函數，
    //這是一個不好的設計，會導緻名稱遮掩；這裡隻是為了說明動态綁定和靜态綁定才這樣使用。
    virtual void vfun();
};

class D : public B {
    void DoSomething();
    virtual void vfun();
};

D* pD = new D();
B* pB = pD;
           

雖然 p D pD pD 和 p B pB pB 都指向同一個對象，

pD->DoSomething()

和

pB->DoSomething()

調用的不是同一個函數。原因如下：

① 函數

DoSomething

是一個 n o n − v i r t u a l non-virtual non−virtual 函數，它是靜态綁定的，也就是編譯器會在編譯期根據對象的靜态類型來選擇函數；

② p D pD pD 的靜态類型是 D ∗ D* D∗，那麼編譯器在處理

pD->DoSomething()

的時候會将它指向

D::DoSomething()

；

③ 同理， p B pB pB 的靜态類型是 B ∗ B* B∗，那

pB->DoSomething()

調用的就是

B::DoSomething()

；

但是

pD->vfun()

和

pB->vfun()

調用的是同一個函數。原因如下：

vfun()

是一個 v i r t u a l virtual virtual 函數，它動态綁定的，也就是說它綁定的是對象的動态類型， p B pB pB 和 p D pD pD 雖然靜态類型不同，但是他們同時指向一個對象，他們的動态類型是相同的，都是 D ∗ D* D∗，是以，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）的情況同樣适用。

指針和引用的動态類型和靜态類型可能會不一緻，但是對象的動态類型和靜态類型是一緻的

D D;
D.DoSomething();
D.vfun();
//以上兩個函數永遠調用的都是D::DoSomething()和D::vfun()
           

至于哪些是動态綁定，哪些是靜态綁定：隻有虛函數才使用的是動态綁定，其他的全部是靜态綁定。

特别需要注意的地方

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();
           

當預設參數和虛函數一起出現的時候情況有點複雜，極易出錯。那就是虛函數是動态綁定的，但是為了執行效率，預設參數是靜态綁定的。

有上面的分析可知

pD->vfun()

和

pB->vfun()

調用都是函數

D::vfun()

，但是他們的預設參數是多少？

分析一下，預設參數是靜态綁定的，

pD->vfun()

時， p D pD pD 的靜态類型是 D ∗ D* D∗，是以它的預設參數應該是20；同理，

pB->vfun()

的預設參數應該是10。編寫代碼驗證了一下，正确。

該特性的存在是因為為了提高運作期效率。如果預設值是動态綁定的，編譯器就必須有某種方法在運作期為 virtual 函數決定适當的預設值。這比目前實行的 “在編譯期決定” 的機制更慢且更複雜。為了程式的執行速度和編譯器實作上的簡易度， c++選擇了這樣的實作方式，就是為了高執行效率。

對于這個特性，估計沒有人會喜歡。是以，永遠記住：條款37：絕不重新定義繼承而來的預設參數（Never redefine function’s inherited default parameters value.）

參考資料：

1. 《C++ Primer》
2. 《Effective C++》
3. 深入了解C++的動态綁定和靜态綁定
4. C++之多态性
5. C++虛函數和虛函數表原理