淺析靜态綁定和動态綁定 靜态綁定 & 動态綁定

靜态綁定 & 動态綁定

• 靜态綁定（statically bound），又名前期綁定（early binding）；
• 動态綁定（dynamically bound），又名延期綁定（late binding）。

ps 英文名稱摘自《Effective C++》 條款37。此條款中有關于“靜态類型、動态類型”的描述。

在 C 語言中并沒有“靜态綁定”、“動态綁定”的概念（至少我沒有查到）。

我了解的 C++ 類的記憶體模型其實就是 C 語言中的 struct 結構體。但成員函數又是歸屬于類所有的，是以就存在函數到類的綁定。

• 靜态綁定指的就是這種綁定關系（映射關系）是在編譯期間确定的；
• 動态綁定指的就是這種綁定關系（映射關系）在編譯期間确定不了，得等到程式運作、執行期間才能最終确定

我們樸素地分析一下靜态綁定、動态綁定。函數都有其位址，函數調用翻譯成彙編代碼其實就是直接用位址，很明顯在彙編代碼這個層次（甚至不用這麼底層，C語言層次就行）不同的函數實作有不同的位址（使用C 語言的話，就有不同的函數名），但在 C++、Java 進階語言這個層次，不同的實作可能有相同的函數名（有很多種情況：重載、不同類裡面相同名稱、模闆、繼承體系中的重寫），在 C++ 代碼中出現一個函數調用（函數名），怎麼正确地找到對應的實作（位址）呢？

1. 重載：因為參數類型或者個數不同其實是有區分的，直接在進階語言下一個層次（比如C語言層面）使用不同的命名重新包裝就可以了。調用時根據傳參的情況，再映射就可以了。
2. 不同的 class 裡面相同名稱：編譯器實作這個完全可以和重載情形使用同樣的方案。維護一個映射表就可以。
3. 模闆：暫時不了解
4. 繼承體系的重寫：

我們都知道 override 函數時，兩個函數的聲明式肯定是一模一樣的，如果不考慮 override 的概念（具體到代碼中就是不使用 

virtual

 關鍵字），那麼其場景和上述第 2 中就是一樣的——如果是 base 類型（即便是指針）就調用 base class 的函數，如果是 derived 類型就調用 derived class 的函數。事實上都是編譯期間根據維護的映射表“偷梁換柱”（映射是在聲明的類型（函數聲明式、類類型）-具體的函數實作之間），直接把對應的位址拿過來，ok，彙編代碼完成了。

繼承體系中允許 base 指針是可以指向 derived 對象，但編譯器依舊是根據聲明指針時的類型去映射具體的函數實作的，是以會出現一些變态的現象：

• class Base 無 void func()，class Derived 有 void func()，我們執行 

  Base *p=new Derived(); p->func();

   會報錯找不到
• class Base 的 void func() 列印 base，class Derived 的 void func() 列印 derived，我們執行 

  Base *p=new Derived(); p->func();

   會列印出 base 納尼
• class myclass 有函數 simple()，函數實作中沒有對 this 解引用的操作（不管是顯式的還是隐在的），我們執行 

  myclass *p=NULL； p->simple()；

   能夠正确執行

so，正如我們看到的，這就是靜态綁定。

随着 OO 越來與流行，為了獲得多态性，我們想要打破這種規則——繼承體系中允許基類指針指向派生類對象，在此基礎上我們想讓基類指針可以調用派生類的函數，我們要讓例二 

p->func()

 列印 derive 怎麼辦？

好吧，增添新的語言特性，使用關鍵詞 

virtual

，用來表明碰到這個類的指針（或引用）調用此函數時不要根據靜态類型（聲明指針的類型）映射具體實作，你們要根據這個指針指向的對象的實際類型來映射具體實作（即動态綁定）。編譯器說，納尼，我靠，我哪知道啊？我隻解析 declaration，隻分析了變量聲明的類型，記憶體的初始化、指派在運作期才發生呢……好吧，編譯器感覺為難做不了這個事情，隻能把這個找到（綁定）函數具體實作的步驟放到運作期間了，可是效率會低一些呢。如果你要多态性，隻能接受了。

具體實作中通過 

virtual

 關鍵詞标記延遲綁定，然後在運作過程中，根據對象記憶體中的虛函數表指針獲得函數位址。

如果不是通過指針或引用調用虛函數，也是在編譯期間就綁定的；而沒有 

virtual

 修飾的函數根據調用者的靜态類型在編譯期間直接綁定。

// Base 類有虛函數 func()
// Derived 繼承自 Base，且 override 了 func()
   Base *p=new Derived(); 
   p->func();
           

我們覺得一目了然的事情，比如編譯器彙編時直接把 

p->func()

 調用換成 

derived::func(p)

 不就好了嗎，實作起來很難嗎？事實上編譯器是卡在它隻知道 p 是 

base *

 類型，它并不知曉 p 被初始化（指派）了什麼，它隻生成“得到一個位址，把這個位址賦給 base 指針 p；根據 p 指明的位址調用 func()” 的指令，至于前一條“配置設定記憶體，初始化 derived 對象”的指令，現在是前後相鄰緊挨着，其他場景可能這兩條指令相差十萬八千裡呢。事實上我們隻會在測試時寫 

Base *p=new Derived(); p->func();

 這樣的例子，在真實的業務場景中為了效率至少應該寫成 

Derived derived; derived.func();

，在能夠确定類型的時候使用靜态綁定效率更高。實際上真實的業務場景多是