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如此肤浅

但行好事,莫问前程!

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条款37 绝不重新定义继承而来的缺省参数值

如此肤浅
2022-06-08 / 0 评论 / 0 点赞 / 25 阅读 / 2,431 字 / 正在检测是否收录...
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本文最后更新于 2022-06-08,若内容或图片失效,请留言反馈。部分素材来自网络,若不小心影响到您的利益,请联系我们删除。

1. 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——你唯一应该覆写的东西——却是动态绑定。

virtual 函数是动态绑定的,而缺省参数值却是静态绑定的。

对象的静态类型

即,对象在程序中被声明使所采用的类型,以下面的 class 为例:

// 一个用以描述几何形状的 class
class Shape {
public:
	enum ShapeColor { Red, Green, Blue };
    // 所有形状都必须提供一个函数,用来绘出自己
    virtual void draw(ShapeColor color = Red) const = 0;
    ...
};
class Rectangle: public Shape {
public:
	// 此处赋予不同的缺省参数值,错误的写法!!!
	virtual void draw(ShapeColor color = Green) const;
    ...
};
class Circle: public Shape {
public:
	// 这么写则当客户以对象调用此函数,一定要指定参数值。
    // 因为静态绑定下这个函数并不从其base 继承缺省参数值。
    // 但若以指针(或reference)调用此函数,可以不指定参数值,
    // 因为动态绑定下这个函数会从其base继承缺省参数值。
	virtual void draw(ShapeColor color) const;
    ...
};

现在考虑下面这些指针:

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*

本例中 ps、pc 和 pr 都被声明为 pointer-to-Shape 类型,所以它们都以它为静态类型。注意,不论它们真正指向什么,它们的静态类型都是 Shape*。

对象的动态类型

对象的所谓动态类型(dynamic type)则是指“目前所指对象的类型”。也就是说,动态类型可以表现出一个对象将会有什么行为。以上例而言,pc 的动态类型是 Circle*,pr 的动态类型是 Rectangle*。ps 没有动态类型,因为它尚未指向任何对象。

动态类型就像其名称所示,可以在程序执行过程中改变(通常由赋值动作改变):

ps = pc; // ps的动态类型如今是Circle*
ps = pr; // ps的动态类型如今是Rectangle*

Virtual 函数系动态绑定而来,意思是调用一个 virtual 函数时,究竟调用哪一份函数实现代码,取决于发出调用的那个对象的动态类型:

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

问题描述

virtual 函数是动态绑定的,而缺省参数值却是静态绑定的。其意思是你可能会在“调用一个定义于 derived class 内的 virtual 函数”的同时,却使用 base class 为它所指定的缺省参数值:

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

此例之中,pr 的动态类型是 Rectangle*,所以调用的是 Rectangle 的 virtual 函数。Rectangle::draw 函数的缺省参数值应该是 GREEN,但由于 pr 的静态类型是 Shape*,所以它一调用的缺省参数值来自 Shape class 而非 Rectangle class!

以上事实不只局限于“ps、 pc 和 pr 都是指针”的情况;即使把指针换成 references 问题仍然存在。重点在于 draw 是个 virtual 函数,而它有个缺省参数值在 derived class 中被重新定义了。

解决方式

为了避免重新定义继承而来的缺省参数值,你可以同时提供缺省参数值给 base 和 derived classes 的用户,但此时又会出现一些问题。

class Shape {
public:
	enum ShapeColor { Red, Green, Blue };
    virtual void draw(ShapeColor = Red) const = 0;
    ...
};
class Rectangle: public Shape {
public:
	virtual void draw(ShapeColor color = Red) const;
    ...
};

上述代码的问题是出现了代码重复,且如果 Shape 内的缺省参数值改变了,那么 derived classes 为了确保不改变继承而来的缺省参数值,也要跟着修改为 Shape 内新的缺省参数值。

因此,更好的做法是使用替代 virtual 的设计,其中之一是 NVI(non-virtual-interface)手法(见条款35)。该手法令 base class 内的一个 public non-virtual 函数调用 private virtual 函数,后者可被 derived classes 重新定义。这里我们可以让 non-virtual 函数指定缺省参数,而 private virtual 函数负责真正的工作:

class Shape {
public:
	enum ShapeColor { Red, Green, Blue };
    void draw(ShapeColor color = Red) const // 如今它是non-virtual
    {
    	doDraw(color); // 调用一个virtual
    }
    ...
private:
	virtual void doDraw(ShapColor color) const = 0;
};
class Rectangle: public Shape {
public:
	...
private:
	// 注意,不须指定缺省参数值
	virtual void doDraw(ShapeColor color) const;
    ...
};

由于 non-virtual 函数应该绝对不被 derived classes 覆写(见条款36),这个设计很清楚地使得 draw 函数的 color 缺省参数值总是为 Red。

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