C++_类继承3-动态联编和静态联编

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。

4、 没有重新定义

如果派生类没有重新定义函数，将使用该函数的基类版本。如果派生类位于派生链中，则将使用最新的虚函数版本，例外的情况是基类版本是隐藏的。[j周3]

5、 重新定义将隐藏方法

class Dwelling

{

public:

virtual void showperks(int a) const;

};

class Hovel :public Dwelling

{

public:

virtual void showperks() const;

}

Hovel trump;

trump.showperks(); //valid

trump.showperks(5); //invalid

新定义将showperks()定义为一个不接受任何参数的函数。重新定义不会生成函数的两个重载版本。

载版本，而是隐藏了接受一个int参数的基类版本。总之，重新定义继承的方法并不是重载。如果重新定义派生类中的函数，将不只是使用相同的函数参数列表覆盖基类声明，无论参数列表是否相同，该操作将隐藏所有的同名基类方法。

总结两条经验：

1、如果重新定义继承的方法，应确保与原来的原型完全相同，但如果返回类型是基类引用或指针，则可以修改为指向派生类的引用或指针。这种特性被称为返回类型协变。因为允许返回类型随类类型的变化而变化。

2、如果基类声明被重载了，则应该在派生类中重新定义所有基类版本。如果只重新定义一个版本，则另外两个版本将被隐藏，派生类对象将无法使用它们。

class Dwelling

{

public:

// three overloaded showperks()

virtual void showperks(int a) const;

virtual void showperks(double x) const；

virtual void showperks() const;

};

class Hovel :public Dwelling

{

public:

// three redefined showperks()

virtual void showperks(int a) const;

virtual void showperks(double x) const;

virtual void showperks() const;

}