決不要重新定義繼承而來的預設參數值

 

決不要重新定義繼承而來的預設參數值

 

讓我們從一開始就把問題簡化。預設參數只能作為函數的一部分而存在；另外，只有兩種函數可以繼承：虛函數和非虛函數。因此，重定義預設參數值的唯一方法是重定義一個繼承而來的函數。然而，重定義繼承而來的非虛函數是一種錯誤（參見條款37），所以，我們完全可以把討論的範圍縮小為 "繼承一個有預設參數值的虛函數" 的情況。

既然如此，本條款的理由就變得非常明顯：虛函數是動態綁定而預設參數值是靜態繫結的。

什麼意思？你可能會說你不懂這些最新的物件導向術語；或者，過度勞累的你一時想不起靜態和動態綁定的區別。那麼，讓我們來複習一下。

對象的靜態類型是指你聲明的存在於程式碼文本中的類型。看下面這個類階層：

enum ShapeColor { RED, GREEN, BLUE };

// 一個表示幾何形狀的類
class Shape {
public:
  // 所有的形狀都要提供一個函數繪製它們本身
  virtual void draw(ShapeColor color = RED) const = 0;

  ...

};

class Rectangle: public Shape {
public:
  // 注意：定義了不同的預設參數值 ---- 不好!
  virtual void draw(ShapeColor color = GREEN) const;

  ...

};

class Circle: public Shape {
public:
  virtual void draw(ShapeColor color) const;

  ...

};

用圖形來表示是下面這樣：

                Shape
                    //
                   /  /
                  /    /
   Rectangle    Circle

現在看看這些指標：

Shape *ps;                      // 靜態類型 = Shape*

Shape *pc = new Circle;         // 靜態類型 = Shape*

Shape *pr = new Rectangle;      // 靜態類型 = Shape*

這個例子中， ps， pc，和pr都被聲明為Shape指標類型，所以它們都以此作為自己的靜態類型。注意，這和它們真的所指向的對象的類型絕對沒有關係 ---- 它們的靜態類型總是Shape*。

對象的動態類型是由它當前所指的對象的類型決定的。即，對象的動態類型表示它將執行何種行為。上面的例子中，pc的動態類型是Circle*，pr的動態類型是Rectangle*。至於ps，實際上沒有動態類型，因為它（還）沒有指向任何對象。

動態類型，顧名思義，可以在程式運行時改變，典型的方法是通過賦值：

ps = pc;                        // ps的動態類型
                                // 現在是Circle*

ps = pr;                        // ps的動態類型
                                // 現在是Rectangle*

虛函數是動態綁定的，意思是說，虛函數通過哪個對象被調用，具體被調用的函數就由那個對象的動態類型決定：

pc->draw(RED);                  // 調用Circle::draw(RED)

pr->draw(RED);                  // 調用Rectangle::draw(RED)

我知道這些都是老掉牙的知識了，你當然也瞭解虛函數。（如果想知道它們是怎麼實現的，參見條款M24）但是，將虛函數和預設參數值結合起來分析就會產生問題，因為，如上所述，虛函數是動態綁定的，但預設參數是靜態繫結的。這意味著你最終可能調用的是一個定義在衍生類別，但使用了基類中的預設參數值的虛函數：

pr->draw();                     // 調用Rectangle::draw(RED)!

這種情況下，pr的動態類型是Rectangle*，所以Rectangle的虛函數被調用 ---- 正如我們所期望的那樣。Rectangle::draw中，預設參數值是GREEN。但是，由於pr的靜態類型是Shape*，這個函數調用的參數值是從Shape類中取得的，而不是Rectangle類！所以結果將十分奇怪並且出人意料，因為這個調用包含了Shape和Rectangle類中Draw的聲明的組合。你當然不希望自己的軟體以這種方式運行啦；至少，使用者不希望這樣，相信我。

不用說，ps， pc，和pr都是指標的事實和產生問題的原因無關。如果它們是引用，問題也會繼續存在。問題僅僅出在，draw是一個虛函數，並且它的一個預設參數在子類中被重新定義了。

為什麼C++堅持這種有違常規的做法呢？答案和運行效率有關。如果預設參數值被動態綁定，編譯器就必須想辦法為虛函數在運行時確定合適的預設值，這將比現在採用的在編譯階段確定預設值的機制更慢更複雜。做出這種選擇是想求得速度上的提高和實現上的簡便，所以大家現在才能感受得到程式啟動並執行高效；當然，如果忽視了本條款的建議，就會帶來混亂。