继承下的缺省参数值和访问说明符
前言
本文将介绍 C++ 继承体系下,函数缺省参数的绑定和函数访问说明符的绑定。这些奇怪的问题实际上不应在我们的代码中出现,但它们能帮助我们理解 C++ 的动态绑定和静态绑定,也能帮助我们更好的通过面试。
缺省参数值
先来看一段代码:
class A {
public:virtual void fun(char ch = 'A') {cout << ch << endl;}
};class B : public A {
public:virtual void fun(char ch = 'B') {cout << ch << ch << endl;}
};int main() {A* pa = new B;pa->fun();return 0;
}
上述代码的运行结果是什么?是 A 还是 BB 呢?
很遗憾,都不是,代码的运行结果是 AA。
解释
发生这种现象的原因是:virtual 函数是动态绑定,而缺省参数是静态绑定。静态绑定又名前期绑定,在编译时确定;动态绑定又名后期绑定,在运行时确定。
cppreference 对这行为的解释:虚函数的覆盖函数不会从基类定义获得默认实参,而在进行虚函数调用时,默认实参根据对象的静态类型确定。
静态类型与动态类型:
A* pa = new B; // 静态类型是 A*,动态类型是 B*
B* pb = new B; // 静态类型是 B*,动态类型是 B*
对象的静态类型就是我们在代码中所写的类型,而动态类型则是指「目前所指对象的类型」。
这样也就能解释上述代码了,因为 a 的静态类型是 A*,在编译时,参数的缺省值绑定的是 ‘A’。而虚函数是动态绑定,取决于动态类型,绑定的是 B 类中重写后的函数实现。
为什么 C++ 采用了如此奇怪的方式运行?
答案在于运行期效率。如果缺省参数是动态绑定,编译器就必须有某种方法在运行期为 virtual 函数决定适当的参数缺省值。这比目前实行的「在编译期决定」的机制更慢而且更复杂。
访问说明符
下面来看一段更加奇怪的代码:
class A {
public:virtual void fun() {cout << "A" << endl;}
};class B : public A {
private:virtual void fun() {cout << "B" << endl;}
};int main() {A* pa = new B;pa->fun();B b;b.fun();return 0;
}
上述代码的运行结果是什么?
a->fun() 正确,并打印出 B;b.fun() 报编译错误,无法访问 private 成员。
解释
发生这种现象与访问说明符作用时间有关。
cppreference 对访问说明符的说明:
每个类成员(静态、非静态、函数、类型等)的名字都具有与其关联的「成员访问」。在程序的任何位置使用成员的名字时都会检查其访问,而且如果它不满足访问规则,那么程序不能编译。成员访问检查是对任何给定语言构造进行解释之后的最后一步。此规则的目的是使得以
public替换任何private时始终不会改变程序的行为。对虚函数的名字的访问规则,在调用点使用(用于代表调用该成员函数的对象的)表达式的类型进行检查,忽略最终覆盖函数的访问。
从上述表述,可以得出两点:
- 访问说明符只在编译时有效,当代码加载到内存后,没有任何访问说明符上的区别
- 虚函数的访问说明符,由调用该虚函数的对象的静态类型决定
这也就能解释上述代码了:
pa 的静态类型为 A*,A::fun() 是 public 的,可以调用。b 的静态类型是 B,B::fun() 是 private 的,不能调用。
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