Effective C++条款37：继承与面向对象——绝不重新定义继承而来的缺省参数值

内容导读

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内容图文

前言

• 在条款36介绍过，在继承体系中，派生类最好只重写覆盖virtual函数，而不要去隐藏基类的non-virtual函数
• 因此，本条款要介绍的“不要重新定义继承而来的缺省参数值”，是针对于virtual函数而言的
• 一个重要的概念：virtual函数是动态绑定的，而virtual函数的缺省参数值却是静态绑定的

一、静态类型、动态类型

• 静态类型：在被声明时所采用的的类型
• 动态类型：目前所知对象的类型

演示案例

• 下面是一个继承体系

class Shape {

public:

    enum ShapeColor { Red, Green, Blue };

    virtual void draw(ShapeColor color = Red)const = 0;

};


class Rectangle :public Shape {

public:

    virtual void draw(ShapeColor color = Green)const = 0;

};


class Circle :public Shape {

public:

    virtual void draw(ShapeColor color)const = 0;

};

• 现在我们定义下面的代码，它们都被声明为pinter-to-Shpae类型，因此它们不论它们指向什么，静态类型都是Shape*：

Shape* ps; //静态类型为Shape*

Shape* pc = new Circle; //静态类型为Shape*

Shape* pr = new Rectangle; //静态类型为Shape*

• 动态类型是指该该对象将会有什么行为。例如：

Shape* ps;

Shape* pc = new Circle;

Shape* pr = new Rectangle;


ps = pc; //ps的动态类型如今是Circle*

ps = pr; //ps的动态类型如今是Rectangle*

• 根据语法我们知道，对于virtual函数的调用，是根据其动态类型决定的。例如：

Shape* ps;

Shape* pc = new Circle;

Shape* pr = new Rectangle;


pc->draw(Shape::Red); //调用Circle::draw(Shape::Red)

pr->draw(Shape::Red); //调用Rectangle::draw(Shape::Red)

 

二、virtual函数的缺省参数值是静态绑定的

• 虽然对于virtual函数的调用时动态绑定的，但是对于virtual函数的缺省参数值却是静态绑定的
• 见下面的代码：
  • 我们知道virtual函数是动态绑定的，pr的动态类型为Rectangle，所以调用的是Rectangle::draw()
  • 但是virtual函数的缺省参数值是静态绑定的，在上面类的定义中Rectangle的draw()函数无参数，但是由于pr指针的静态类型是Shape，因此其draw()函数的缺省参数值就是Shape::draw()函数中的参数值，为Shape::Red

Shape* pr = new Rectangle;

pr->draw(); //调用的是Rectangle::draw(Shape::Red)  
            //解释:此一调用的缺省参数值来自class Shape而非class Rectangle


//Circle也是相同的道理

Shape* pc = new Circle;

pc->draw(); //调用的是Circle::draw(Shape::Red)，而不是Circle::draw(Shape::Green)

• 为什么要设计这种行为：在于运行效率。如果缺省参数值也是动态绑定，编译器就必须有某种办法在运行期为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

三、不要重新定义继承而来的缺省参数值

• 通过二，我们知道virtual函数的缺省参数值是静态绑定的。因此，我们不要重新定义继承而来的缺省参数值，因为这会在调用virtual函数时产生意想不到的效果（上面代码中，通过pc调用draw()就是一个例子）

四、针对于virtual函数的缺省参数值，给出的建议

先看一个效率低下的方案

• 为了保持基类与派生类中的一致性，一种低效率的方法是将基类和派生类中的virtual函数的缺省参数值设置为一致的
• 例如：

class Shape {

public:

    enum ShapeColor { Red, Green, Blue };

    virtual void draw(ShapeColor color = Red)const = 0;

};


class Rectangle :public Shape {

public:

    virtual void draw(ShapeColor color = Red)const;

};


class Circle :public Shape {

public:

    virtual void draw(ShapeColor color = Red)const;

};

1. 低效率的原因：
   • ①代码重复
   • ②依赖性太高，如果基类中的缺省参数值改变了，那么需要将派生类中的缺省参数值都修改一遍

以NVI手法定义class

• 条款36介绍了NVI手法，对于virutal函数的缺省参数值，为了避免基类与派生类中的缺省参数值不一致，我们可以采取这种方法
• 定义的代码如下：

class Shape {

public:

    enum ShapeColor { Red, Green, Blue };

    void draw(ShapeColor color = Red)const { //因为是non-virtual函数，因此不建议派生类隐藏

        doDraw(Red);

    }

private:

    //真正的工作在此处完成，派生类可以重写

    virtual void doDraw(ShapeColor color)const = 0;

};



class Rectangle :public Shape {

private:

    virtual void doDraw(ShapeColor color)const = 0;

};


class Circle :public Shape {

public:

    virtual void draw(ShapeColor color)const = 0;

};

• 上面的doDraw()函数完成真正的功能，并且接受一个ShapeColor类型
• 我们又定义了一个non-virtual函数draw，其参数默认为Red，并且non-virtual函数不建议派生类隐藏，因此不论是基类还是派生类调用draw()函数，参数的默认值将永远是Red，达到了我们最终的目的

五、总结

• 绝对不要重新定义一个继承而来的缺省参数值，因为缺省参数值都是静态绑定，而virtual函数——你唯一应该覆盖的东西——却是动态绑定

内容总结

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