深入理解C++的动态绑定和静态绑定

为了支持c++的多态性，才用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：
1、对象的静态类型：对象在声明时采用的类型。是在编译期确定的。
2、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，看一个示例：

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*

 

3、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。
4、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。

class B
{
    void DoSomething();
    virtual void vfun();
}
class C : public B
{
    void DoSomething();//首先说明一下，这个子类重新定义了父类的no-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;

 

让我们看一下，pD->DoSomething()和pB->DoSomething()调用的是同一个函数吗？
不是的，虽然pD和pB都指向同一个对象。因为函数DoSomething是一个no-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。pD的静态类型是D*，那么编译器在处理pD->DoSomething()的时候会将它指向D::DoSomething()。同理，pB的静态类型是B*，那pB->DoSomething()调用的就是B::DoSomething()。

让我们再来看一下，pD->vfun()和pB->vfun()调用的是同一个函数吗？
是的。因为vfun是一个虚函数，它动态绑定的，也就是说它绑定的是对象的动态类型，pB和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*，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()和D.vfun()永远调用的都是D::DoSomething()和D::vfun()。

至于那些事动态绑定，那些事静态绑定，有篇文章总结的非常好:
我总结了一句话：只有虚函数才使用的是动态绑定，其他的全部是静态绑定。目前我还没有发现不适用这句话的，如果有错误，希望你可以指出来。

特别需要注意的地方
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。我们知道，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。

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();

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

 

第一步：查看test[0]声明的类型，即PolymorphicTest类，然后获得方法名setName，接着把PolymorphicTest类中的所有名字为setName的方法以及其父类中所有名字为setName的public方法列出来。若没有名为setName的方法，则调用失败，否则转第二步。

 第二步：根据所调用方法的参数类型来对上一步所列出来的所有方法进行匹配，直到找到一个匹配的转第三步，如果没有匹配则调用失败。

 第三步：若test[0]所指向(refer to)的对象的类型为其一个子类，则需查看子类有没有覆盖该方法，若有，则执行子类中的方法。

 注1：如果这个方法是private或者static或者final类型的，就不用进行动态绑定了，因为编译器可以很准确的知道要调用哪个方法。

 注2：查询匹配方法时，是按照继承树逐级向上查找，直到找到第一个匹配的。

 以上就是动态绑定的过程。

 

静态类型语言的主要优点在于其结构非常规范，便于调试，方便类型安全；缺点是为此需要写更多的类型相关代码，导致不便于阅读、不清晰明了。动态类型语言的优点在于方便阅读，不需要写非常多的类型相关的代码；缺点自然就是不方便调试，命名不规范时会造成读不懂，不利于理解等。