继承下的缺省参数值和访问说明符

前言

本文将介绍 C++ 继承体系下，函数缺省参数的绑定和函数访问说明符的绑定。这些奇怪的问题实际上不应在我们的代码中出现，但它们能帮助我们理解 C++ 的动态绑定和静态绑定，也能帮助我们更好的通过面试。

缺省参数值

先来看一段代码：

class A {
public:virtual void fun(char ch = 'A') {cout << ch << endl;}
};class B : public A {
public:virtual void fun(char ch = 'B') {cout << ch << ch << endl;}
};int main() {A* pa = new B;pa->fun();return 0;
}

上述代码的运行结果是什么？是 A 还是 BB 呢？

很遗憾，都不是，代码的运行结果是 AA。

解释

发生这种现象的原因是：virtual 函数是动态绑定，而缺省参数是静态绑定。静态绑定又名前期绑定，在编译时确定；动态绑定又名后期绑定，在运行时确定。

cppreference 对这行为的解释：虚函数的覆盖函数不会从基类定义获得默认实参，而在进行虚函数调用时，默认实参根据对象的静态类型确定。

静态类型与动态类型：

A* pa = new B;	// 静态类型是 A*，动态类型是 B*
B* pb = new B;	// 静态类型是 B*，动态类型是 B*

对象的静态类型就是我们在代码中所写的类型，而动态类型则是指「目前所指对象的类型」。

这样也就能解释上述代码了，因为 a 的静态类型是 A*，在编译时，参数的缺省值绑定的是 ‘A’。而虚函数是动态绑定，取决于动态类型，绑定的是 B 类中重写后的函数实现。

为什么 C++ 采用了如此奇怪的方式运行？

答案在于运行期效率。如果缺省参数是动态绑定，编译器就必须有某种方法在运行期为 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。

访问说明符

下面来看一段更加奇怪的代码：

class A {
public:virtual void fun() {cout << "A" << endl;}
};class B : public A {
private:virtual void fun() {cout << "B" << endl;}
};int main() {A* pa = new B;pa->fun();B b;b.fun();return 0;
}

上述代码的运行结果是什么？

a->fun() 正确，并打印出 B；b.fun() 报编译错误，无法访问 private 成员。

解释

发生这种现象与访问说明符作用时间有关。

cppreference 对访问说明符的说明：

每个类成员（静态、非静态、函数、类型等）的名字都具有与其关联的「成员访问」。在程序的任何位置使用成员的名字时都会检查其访问，而且如果它不满足访问规则，那么程序不能编译。成员访问检查是对任何给定语言构造进行解释之后的最后一步。此规则的目的是使得以 public 替换任何 private 时始终不会改变程序的行为。

对虚函数的名字的访问规则，在调用点使用（用于代表调用该成员函数的对象的）表达式的类型进行检查，忽略最终覆盖函数的访问。

从上述表述，可以得出两点：

1. 访问说明符只在编译时有效，当代码加载到内存后，没有任何访问说明符上的区别
2. 虚函数的访问说明符，由调用该虚函数的对象的静态类型决定

这也就能解释上述代码了：

pa 的静态类型为 A*，A::fun() 是 public 的，可以调用。b 的静态类型是 B，B::fun() 是 private 的，不能调用。