避免对函数中继承得来的默认参数值进行重定义

第37条：避免对函数中继承得来的默认参数值进行重定义

让我们开门见山的讨论本话题：可以继承的函数可以分为两种：虚拟的和非虚拟的。然而，重定义一个非虚拟的派生函数始终是一个错误（参见第36条），因此，我们可以放心地将此处的讨论范围缩小至以下情况：继承一个含有默认参数值的虚函数。

此情况下，本条目的证明问题则显得十分了然：虚函数是动态绑定的，而默认参数值是静态绑定的。

你说啥？静态绑定于动态绑定之间的区别已经让你头晕目眩了？（静态绑定又称早期绑定，动态绑定又称晚期绑定，这是官方说法。）我们只好复习一下了。

一个对象的静态类型就是你在对其进行声明时赋予它的类型。请考虑下面的类层次结构： 

// 几何形状类
 class Shape {
public:
  enum ShapeColor { Red, Green, Blue };
 
  // 所有形状必须提供一个自我绘制函数
  virtual void draw(ShapeColor color = Red) const = 0;
  
};
 
class Rectangle: public Shape {
public:
 // 请注意：默认参数值变了 —— 糟糕！
  virtual void draw(ShapeColor color = Green) const;
  
};
 
class Circle: public Shape {
public:
  virtual void draw(ShapeColor color) const;
  
};

 用UML来表示：

 

现在请考虑下面的指针：

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*

 示例中，ps，pc以及pr都声明为指向Shape的指针，因此他们的静态类型均为Shape*。请注意，这样做使得无论他们实际指向的对象是什么类型，他们的静态类型都必为Shape*。

对象的动态类型是通过他当前引用的对象的类型决定的。也就是说，动态类型表明了他应具有怎样的行为。在上文的示例中，pc的动态类型是Circle*，pr的动态类型是Rectangle*。而对于ps来说，他在当前根本不具备动态类型，因为他（目前）还没有引用任何对象呢。

动态类型，顾名思义，在程序运行时可能会有所改变，通常是通过赋值操作发生： 

ps = pc;               // ps当前的动态类型为Circle*
ps = pr;               // ps当前的动态类型为Rectangle*

 虚函数是动态绑定的，这就意味着，对于一个特定的函数调用，其调用对象的动态类型将决定调用这一函数的哪个版本： 

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

 我知道这些都是老生常谈了，你当然已经对虚函数有了透彻的理解。只有在虚函数包含默认参数值时，情况才有所不同。这是因为（如上文所述），虚函数是动态绑定的，但是默认参数是静态绑定的。这也就意味着对于一个虚函数，你可能会调用它在派生类中的定义，而默认参数值则采用基类中的值： 

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

 这种情况下，由于pr的动态类型是Rectangle*，于是此处便调用了虚函数draw的Rectangle版本，正如你所愿。在Rectangle::draw中，默认参数值是Green。然而，因为pr的静态类型是Shape*，这里的draw调用将采用Shape类中的默认参数值，而不是Rectangle！最终，在Shape类和Rectangle类之间，对于draw的调用必将出现混乱的无法预知的现象。

这里ps，pc和pr是指针，然而这并不影响上文的结论。如果他们是引用的话，问题同样存在。这里只有一个重点：draw是虚函数，他的一个默认参数值在派生类中被重定义了。

为何C++在这一问题上如此倒行逆施？ 答案是：运行时效率。如果默认参数值是动态绑定的话，那么编译器必须提供一整套方案，为运行时的虚函数参数确定恰当的默认值。而这样做，比起C++当前使用的编译时决定机制而言，将会更复杂、更慢。鱼和熊掌不可兼得，C++将设计的中心倾向了速度和简洁，你在享受效率的快感的同时，如果你忽略本条目的建议，你就会陷入困惑。

一切看上去似乎尽善尽美了，但是一旦你不假思索的遵守本条建议，为基类和派生类分别提供默认参数值的话，看看将会发生什么： 

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;
  
};

 吁……恼人的重复代码。还有更糟的：这些重复代码彼此还有依赖：如果Shape中的默认参数值改变了的话，那么所有的派生类中相应的值都必须改变。否则这些函数仍将改变继承来的默认参数值。那么怎么办呢？

遇到麻烦了？虚函数无法按照你预想的方式运行？这时候明智的做法是：考虑一个替代的设计方案，第35条中介绍了几种虚函数的替代方案。其中一种是非虚拟接口惯例方案（NVI惯例）：在基类中用一个公有的非虚函数调用一个私有的虚函数，并在派生类中重定义这一虚函数。在这里，我们将默认参数置于非虚函数中，让虚函数做具体的工作。

 

class Shape {
public:
  enum ShapeColor { Red, Green, Blue };
 
  void draw(ShapeColor color = Red) const     // 现在draw是非虚函数
  {
    doDraw(color);                            // 调用一个虚函数
  }
 
  
 
private:
  virtual void doDraw(ShapeColor color) const = 0;
                                              // 这个函数做真正的工作
};
 
class Rectangle: public Shape {
public:
 
  
 
private:
  virtual void doDraw(ShapeColor color) const; //此处不需要默认参数值
  
};

 

 由于在派生类中不能对非虚函数进行重载（参见第36条），因此，显然地，这一设计方案使得draw函数中color参数的缺省值永远为Red。

铭记在心

·避免在对函数中继承得来的默认参数值进行重定义，这是因为默认参数值是静态绑定的，而（派生类中唯一一类可以重定义的）虚函数是动态绑定的。

 

转载：http://www.cnblogs.com/zhoug2020/archive/2012/05/23/2514215.html