条款 37：绝不重新定义继承而来的缺省参数值

《Effective C++ 中文版 第三版》读书笔记

条款 37：绝不重新定义继承而来的缺省参数值

重新定义一个继承而来的 non-virtual 函数永远都是错误的，本条款的讨论限制在 “带有缺省参数的 virtual 函数”。

virtual 函数是动态绑定的，而缺省参数却是静态绑定。

对象的所谓静态类型，是它在程序中被声明时所采用的类型。

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

class Rectangle : public Shape { 
public: 
    // 赋予不同的缺省参数。这真糟糕！ 
    virtual void draw(ShapeColor color = Green) const; 
};

class Circle: public Shape { 
public: 
    virtual void draw(ShapeColor color) const; 
    // 以上这么写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 
};

Shape* ps;                                        // 静态类型是 Shape* 
Shape* pc = new Circle;                    // 静态类型是 Shape* 
Shape* pr = new Rectangle;            // 静态类型是 Shape*

ps，pc，pr 不论这些指针指向什么，它们的静态类型都是 Shape*

对象的所谓动态类型则是指 “目前所指对象的类型”。可以在程序执行过程中改变

ps = pr;
ps = pc;

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

考虑带有缺省参数的 virtual 函数时，因为 virtual 函数是动态绑定的，而缺省参数是静态绑定的。意思是你可能在 “调用一个定义于 derived class 内的 virtual 函数” 的同时，却使用 base class 为他所指定的缺省参数值：

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

pr 的动态类型是 Rectangle，所以调用的是 Rectangle 的 virtual 函数。Rectangle::draw 函数的缺省参数应该是 Green，但由于 pr 的静态类型是 Shape，所以调用的缺省参数值来自 Shape class 而非 Rectangle class！

即使把指针换成 reference，问题仍然存在。

为什么 C++ 坚持以这种乖张的方式来运作呢？答案在于运行期效率。如果缺省参数是动态绑定的，编译器就必须有某种办法在运行期为 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” 的机制更慢并且复杂。为了程序的执行速度和编译器实现上的简易度，C++ 做了这样的取舍，其结果就是你如今享受的执行效率。

如果你遵守这条规则，并且同时提供缺省参数值给 base 和 derived classes 的用户，又会发生什么呢?

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

class Rectangle : public Shape { 
public: 
    virtual void draw(ShapeColor color = Red) const; 
};

代码重复。更糟的是，又带有相依性；如果 Shape 内的缺省参数值改变了，所有 “重复给定缺省参数值” 的那些 derived classes 也必须改变，否则它们最终导致 “重复定义一个继承而来的缺省参数值”。

怎么办？

当你想令 virtual 函数表现你所想要的行为却遭遇麻烦，聪明的做法是考虑替代设计。条款 35。其中之一就是 NVI 手法：

令 base class 内的一个 public non-virtual 函数调用一个 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
{
doDraw(color);
}

private:
virtual void doDraw(ShapeColor color) const = 0;//纯虚函数
};

class Rectangle : public Shape {
public:
private:
virtual void doDraw(ShapeColor color) const;//不需指定缺省参数
};

由于 non-virtual 函数应该绝对不被 derived classes 覆写（条款 36），这个设计很清楚的使 draw 函数的 color 缺省参数值总为 Red。

请记住：

绝对不要重新定义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。