C++的动态绑定和静态绑定

为了支持 C++ 的多态性，才有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：

• 对象的静态类型：对象在声明时所采用的类型，是在编译期确定的；
• 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，看如下示例：

class B {};
class C : public B {};
class D : public B {};
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*
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*
C* pC = new C();
pB = pC;                //pB的动态类型是可以更改的，现在它的动态类型是C*
           

• 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，又称前期绑定 early binding；
• 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，又称后期绑定 late binding；

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

class C : public B {
    void DoSomething();
    //说明一下，这个子类重新定义了父类的non-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。
    virtual void vfun();
};

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

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

虽然 p D pD pD 和 p B pB pB 都指向同一个对象，

pD->DoSomething()

和

pB->DoSomething()

调用的不是同一个函数。原因如下：

① 函数

DoSomething

是一个 n o n − v i r t u a l non-virtual non−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；

② p D pD pD 的静态类型是 D ∗ D* D∗，那么编译器在处理

pD->DoSomething()

的时候会将它指向

D::DoSomething()

；

③ 同理， p B pB pB 的静态类型是 B ∗ B* B∗，那

pB->DoSomething()

调用的就是

B::DoSomething()

；

但是

pD->vfun()

和

pB->vfun()

调用的是同一个函数。原因如下：

vfun()

是一个 v i r t u a l virtual virtual 函数，它动态绑定的，也就是说它绑定的是对象的动态类型， p B pB pB 和 p D pD 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 ∗ D* 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();
D.vfun();
//以上两个函数永远调用的都是D::DoSomething()和D::vfun()
           

至于哪些是动态绑定，哪些是静态绑定：只有虚函数才使用的是动态绑定，其他的全部是静态绑定。

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();
           

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。那就是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。

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， p D pD pD 的静态类型是 D ∗ D* 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。

该特性的存在是因为为了提高运行期效率。如果缺省值是动态绑定的，编译器就必须有某种方法在运行期为 virtual 函数决定适当的缺省值。这比目前实行的 “在编译期决定” 的机制更慢且更复杂。为了程序的执行速度和编译器实现上的简易度， c++选择了这样的实现方式，就是为了高执行效率。

对于这个特性，估计没有人会喜欢。所以，永远记住：条款37：绝不重新定义继承而来的缺省参数（Never redefine function’s inherited default parameters value.）

参考资料：

1. 《C++ Primer》
2. 《Effective C++》
3. 深入理解C++的动态绑定和静态绑定
4. C++之多态性
5. C++虚函数和虚函数表原理