C++虚函数的默认参数问题.doc

条款38: 决不要重新定义继承而来的缺省参数值让我们从一开始就把问题简化。缺省参数只能作为函数的一部分而存在；另外，只有两种函数可以继承：虚函数和非虚函数。因此，重定义缺省参数值的唯一方法是重定义一个继承而来的函数。然而，重定义继承而来的非虚函数是一种错误（参见条款37），所以，我们完全可以把讨论的范围缩小为 继承一个有缺省参数值的虚函数 的情况。既然如此，本条款的理由就变得非常明显：虚函数是动态绑定而缺省参数值是静态绑定的。什么意思？你可能会说你不懂这些最新的面向对象术语；或者，过度劳累的你一时想不起静态和动态绑定的区别。那么，让我们来复习一下。对象的静态类型是指你声明的存在于程序代码文本中的类型。看下面这个类层次结构：enum ShapeColor RED, GREEN, BLUE ;/ 一个表示几何形状的类class Shape public: / 所有的形状都要提供一个函数绘制它们本身 virtual void draw(ShapeColor color = RED) const = 0; .;class Rectangle: public Shape public: / 注意：定义了不同的缺省参数值 - 不好! virtual void draw(ShapeColor color = GREEN) const; .;class Circle: public Shape public: virtual void draw(ShapeColor color) const; .;用图形来表示是下面这样： Shape / / / / / Rectangle Circle现在看看这些指针：Shape *ps; / 静态类型 = Shape*Shape *pc = new Circle; / 静态类型 = Shape*Shape *pr = new Rectangle; / 静态类型 = Shape*这个例子中， ps， pc，和pr都被声明为Shape指针类型，所以它们都以此作为自己的静态类型。注意，这和它们真的所指向的对象的类型绝对没有关系 - 它们的静态类型总是Shape*。对象的动态类型是由它当前所指的对象的类型决定的。即，对象的动态类型表示它将执行何种行为。上面的例子中，pc的动态类型是Circle*，pr的动态类型是Rectangle*。至于ps，实际上没有动态类型，因为它（还）没有指向任何对象。动态类型，顾名思义，可以在程序运行时改变，典型的方法是通过赋值：ps = pc; / ps的动态类型 / 现在是Circle*ps = pr; / ps的动态类型 / 现在是Rectangle*虚函数是动态绑定的，意思是说，虚函数通过哪个对象被调用，具体被调用的函数就由那个对象的动态类型决定：pc-draw(RED); / 调用Circle:draw(RED)pr-draw(RED); / 调用Rectangle:draw(RED)我知道这些都是老掉牙的知识了，你当然也了解虚函数。（如果想知道它们是怎么实现的，参见条款M24）但是，将虚函数和缺省参数值结合起来分析就会产生问题，因为，如上所述，虚函数是动态绑定的，但缺省参数是静态绑定的。这意味着你最终可能调用的是一个定义在派生类，但使用了基类中的缺省参数值的虚函数：pr-draw(); / 调用Rectangle:draw(RED)!这种情况下，pr的动态类型是Rectangle*，所以Rectangle的虚函数被调用 - 正如我们所期望的那样。Rectangle:draw中，缺省参数值是GREEN。但是，由于pr的静态类型是Shape*，这个函数调用的参数值是从Shape类中取得的，而不是Rectangle类！所以结果将十分奇怪并且出人意料，因为这个调用包含了Shape和Rectangle类中Draw的声明的组合。你当然不希望自己的软件以这种方式运行啦；至少，用户不希望这样，相信我。不用说，ps， pc，和pr都是指针的事实和产生问题的原因无关。如果它们是引用，问题也会继续存在。问题仅仅出在，draw是一个虚函数，并且它的一个缺省参数在子类中被重新定义了。为什么C+坚持这种有违常规的做法呢？答案和运行效率有关。如果缺省参数值被动态绑定，编译器就必须想办法为虚函数在运行时确定合适的缺省值，这将比现在采用的在编译阶段确定缺省值的机制更慢更复杂。做出这种选择是想求得速度上的提高和实现上的简便，所以大家现在才能感受得到程序运行的高效；当然，如果忽视了本条款的建议，就会带来混乱。先说一下现在的C+的参数传递机制，非虚函数和虚函数的传递机制都是一样的。比如如下函数调用：func(10) ;会被编译器翻译成：push 10 puch 返回地址call func大概就是这样：先把参数压栈，然后压返回地址，在调用函数。对于虚函数来说，如果调用时没有指定参数值，那么编译器会帮我们加上去。对，加上去，这里就有问题来了，如果是用基类指针调用的虚函数，我们知道，因为动态绑定，编译器暂时无法知道实际调用的是哪个函数，所以他得用虚函数的机制进行2此指针操作在实际的类地址中找到虚函数表，再根据偏移找到实际的函数跳转地址，而此时，编译器必须提前把参数压栈准备好，call之后就直接用参数了。那么，既然编译器还不知道实际调用的是哪个函数，那么当然就更不知道实际传递的默认参数应该是子类还是父类的了。关键就在这里。参数都是静态绑定的，如果要动态，上文说了，效率会跟虚函数调用一样稍微有点低，所以C+折中了。话又说回来，如果要动态的实现，怎么办呢？下面说点个人的思路对，虚函数动态绑定是用vptbl实现的(这个深度探索c+对象模型中有)，那么默认参数的实现是否也能参考呢？应该可以。编译器可以把一条压栈（压默认参数值的指令）放在函数代码的前面几条指令中，然后在跳转的时候，实际的call指令可以延后几句，这样：用effective 中的例子：pr-draw(); 编译后可能是：/因为没有指定参数，所以在我们的尝试实现中不压参数call ( *pr-_vtbl2 - 4 ) /这个计算虚函数地址的我简单写到一行了，实际上时2个取指操作。-4的原因待会说。当然，函数代码也得相应的改变一下:push GREENRectangle:draw：/这才是真正的draw代码，上述-4的原因就是为了执行上面的push GREEN指令，这，同理在基类中代码也会变成这样：push REDShape:d