C++_类继承3-动态联编和静态联编

快来打我* 2021-12-16 16:55 203阅读 0赞

程序调用函数时，将使用哪个可执行代码块呢？编译器负责回答这个问题。

将源代码中的函数调用解释为特定的函数代码块被称为函数名**联编（binding）**。

在C语言中，这非常简单，因为每个函数名对应一个不同的函数。

但是在C++中由于函数重载的缘故，这项任务非常复杂。编译器必须查看函数参数才能确定使用哪个函数。编译器可以在编译过程中完成联编，这被称作**静态联编**，又称为**早期联编**。然而，虚函数使这项工作变得更加困难。使用哪个函数不是在编译时就能确定的，因为编译器不知道用户将选择哪个类型的对象。所以编译器必须生成能够在程序运行时选择正确的虚方法的代码，这被称为**动态联编**，又称为**晚期联编**。

### 指针和引用类型的兼容性 ###

将派生类引用或指针转换为基类引用或指针被称为**向上强制转换（upcasting）**。这使公有继承不需要进行显式类型转换。该规则是is-a关系的一部分。

相反的过程——将基类指针或引用转换为派生类指针或引用——称为**向下强制转换（downcasting）**。如果不使用显式类型转换，向下强制转换是不允许的。

**is-a****关系**是不可逆的，派生类可以新增数据成员，因此使用这些数据成员的类成员函数不能应用于基类。

### 虚成员函数和动态联编 ###

编译器对非虚方法使用静态联编。对虚方法采用动态联编。

1、 为什么有两种类型的联编以及为什么默认为静态联编？

这涉及到效率和概念模型。为了使程序能够在运行阶段进行决策，必须采用一些方法**跟踪**基类指针或引用指向的**对象类型**，这增加了额外的的处理开销。例如，如果这个类不用做基类，则不需要动态联编。如果派生类不重新定义基类的任何方法，也不需要使用动态联编。这些情况下使用静态联编更合理，效率也更高。因此被设置为C++的默认选择。C++的指导原则之一就是**不要为不使用的特性付出代价（内存或处理时间）**。仅当程序确实需要虚函数时，才使用它们。

**概念模型**：仅将那些预期被重新定义的方法声明为虚的。如果要在派生类中重新定义基类的方法，则将它设置为虚方法；否则，设置为非虚方法。在设计类时，方法属于哪种情况有时候并不那么明显。与现实世界中的很多方面一样，类设计并不是一个线性过程。

2、 虚函数的工作原理

### 有关虚函数的注意事项 ###

n  在基类方法的声明中使用关键字virtual可使该方法在基类以及所有派生类（包括从派生类派生出来的类）当中都是虚的。

n  如果使用指向对象的指针或引用来调用虚方法，程序将使用为对象类型定义的方法，而不使用为引用或指针类型定义的方法。这称为动态联编或晚期联编\[j周2\] 。这种行为非常重要，因为这样基类指针或引用可以指向派生类对象。

n  如果定义的类将被用作基类，则应该将那些要在派生类中重新定义的类方法声明为虚的。

**1、** **构造函数**

构造函数不能是虚函数，因为调用构造函数是明确的，创建派生类对象时，将调用派生类的构造函数，而不是基类的构造函数。然后，派生类的构造函数将调用基类的构造函数，这种顺序不同于继承机制。派生类不继承基类的构造函数，所以将派生类的构造函数声明为虚的没什么意义。

**2、** **析构函数**

基类的析构函数必须是虚函数，除非不用作基类，因为这样编译器才知道调用对象类型对应的析构函数，而不是指针或引用类型对应的析构函数。通常应该给基类提供一个虚析构函数，即使它不需要析构函数。

**3、** **友元**

友元不能是虚函数，因为友元不是类成员，只有成员才能是虚函数。