99、静态类型和动态类型，静态绑定和动态绑定的介绍

2024-02-14 15:27:28

1.静态类型：对象在声明时采用的类型，在编译期既已确定；

2.动态类型：通常是指一个指针或引用目前所指对象的类型，是在运行期决定的；

3.静态绑定：绑定的是静态类型，所对应的函数或属性依赖于对象的静态类型，发生在编译期；

4.动态绑定：绑定的是动态类型，所对应的函数或属性依赖于对象的动态类型，发生在运行期；

从上面的定义也可以看出，非虚函数一般都是静态绑定，而虚函数都是动态绑定（如此才可实现多态性）。

#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
    /*virtual*/ void func() { std::cout << "A::func()\n"; }
};
class B : public A
{
public:
    void func() { std::cout << "B::func()\n"; }
};
class C : public A
{
public:
    void func() { std::cout << "C::func()\n"; }
};
int main()
{
    C* pc = new C(); //pc的静态类型是它声明的类型C*，动态类型也是C*；
    B* pb = new B(); //pb的静态类型和动态类型也都是B*；
    A* pa = pc;      //pa的静态类型是它声明的类型A*，动态类型是pa所指向的对象pc的类型C*；
    pa = pb;         //pa的动态类型可以更改，现在它的动态类型是B*，但其静态类型仍是声明时候的A*；
    C* pnull = NULL; //pnull的静态类型是它声明的类型C*,没有动态类型，因为它指向了NULL；

    pa->func();      //A::func() pa的静态类型永远都是A*，不管其指向的是哪个子类，都是直接调用A::func()；
    pc->func();      //C::func() pc的动、静态类型都是C*，因此调用C::func()；
    pnull->func();   //C::func() 不用奇怪为什么空指针也可以调用函数，因为这在编译期就确定了，和指针空不空没关系；
    return 0;
}

如果将A类中的virtual注释去掉，则运行结果是：

pa->func();      //B::func() 因为有了virtual虚函数特性，pa的动态类型指向B*，因此先在B中查找，找到后直接调用；
pc->func();      //C::func() pc的动、静态类型都是C*，因此也是先在C中查找；
pnull->func();   //空指针异常，因为是func是virtual函数，因此对func的调用只能等到运行期才能确定，然后才发现pnull是空指针；

在上面的例子中：
1.如果基类A中的func不是virtual函数，那么不论pa、pb、pc指向哪个子类对象，对func的调用都 
是在定义pa、pb、pc时的静态类型决定，早已在编译期确定了。
2.同样的空指针也能够直接调用no-virtual函数而不报错（这也说明一定要做空指针检查啊！），
因此静态绑定不能实现多态；
3.如果func是虚函数，那所有的调用都要等到运行时根据其指向对象的类型才能确定，比起静态绑 
定自然是要有性能损失的，但是却能实现多态特性；

本文代码里都是针对指针的情况来分析的，但是对于引用的情况同样适用。

至此总结一下静态绑定和动态绑定的区别：
1.静态绑定发生在编译期，动态绑定发生在运行期； 
2.对象的动态类型可以更改，但是静态类型无法更改； 
3.要想实现动态，必须使用动态绑定； 
4.在继承体系中只有虚函数使用的是动态绑定，其他的全部是静态绑定；

绝对不要重新定义继承而来的非虚(non-virtual)函数（《Effective C++ 第三版》条款36），
因为这样导致函数调用由对象声明时的静态类型确定了，而和对象本身脱离了关系，没有多态，
也这将给程序留下不可预知的隐患和莫名其妙的BUG；另外，在动态绑定也即在virtual函数中，
要注意默认参数的使用。 当缺省参数和virtual函数一起使用的时候一定要谨慎，
不然出了问题怕是很难排查。 （虚函数中一般不要使用默认参数）
看下面的代码：

#include <iostream>
using namespace std;
class E
{
public:
    virtual void func(int i = 0)
    {

        std::cout << "E::func()\t" << i << "\n";
    }
};
class F : public E{
public:
    void func(int i = 1)
    {
        std::cout << "F::func()\t" << i << "\n";
    }
};
void test2()
{
    F* pf = new F();
    E* pe = pf;
    pf->func(); //F::func() 1 正常，就该如此；
    pe->func(); //F::func() 0 哇哦，这是什么情况，调用了子类的函数，却使用了基类中参数的默认值！
}
int main()
{
    test2();
    return 0;
}

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