C++-函数的默认参数问题？

Question

先看下面的代码

#include <iostream>
using namespace std;

class Base
{
public:
  virtual void fun(int b = 1)
  {
     cout << "Base: " << b << endl;
  }
};

class Derived : public Base
{
public:
  virtual void fun(int b = 2)
  {
    cout << "Derived: " << b << endl;
  }
};

int main()
{
  Base* B1 = new Base;
  Base* B2 = new Derived;
  B1->fun();
  B2->fun();
  return 0;
}

Answer 1

这是因为你的：

 Base* B1 = new Base;
Base* B2 = new Derived;

中B2指针是Base类型（基类型），所以B2->调用的是从基类继承下来的fun()函数，所以，输出的结果也是1.如果定义Derived*B3的话，肯定会输出2.

Answer 2

C++虚函数的默认参数问题，刚在Effective C++ 中的38条有说明。
让我们从一开始就把问题简化。缺省参数只能作为函数的一部分而存在；另外，只有两种函数可以继承：虚函数和非虚函数。因此，重定义缺省参数值的唯一方法是重定义一个继承而来的函数。然而，重定义继承而来的非虚函数是一种错误（参见条款37），所以，我们完全可以把讨论的范围缩小为 "继承一个有缺省参数值的虚函数" 的情况。
既然如此，本条款的理由就变得非常明显：虚函数是动态绑定而缺省参数值是静态绑定的。
什么意思？你可能会说你不懂这些最新的面向对象术语；或者，过度劳累的你一时想不起静态和动态绑定的区别。那么，让我们来复习一下。
对象的静态类型是指你声明的存在于程序代码文本中的类型。看下面这个类层次结构：

  ...

};

class Rectangle: public Shape {

public:

// 注意：定义了不同的缺省参数值 ---- 不好!

virtual void draw(ShapeColor color = GREEN) const;

...

};

class Circle: public Shape {

public:

virtual void draw(ShapeColor color) const;

...

};

现在看看这些指针：

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

这个例子中， ps， pc，和pr都被声明为Shape指针类型，所以它们都以此作为自己的静态类型。注意，这和它们真的所指向的对象的类型绝对没有关系 ---- 它们的静态类型总Shape*。

对象的动态类型是由它当前所指的对象的类型决定的。即，对象的动态类型表示它将执行何种行为。上面的例子中，
pc的动态类型是Circle，
pr的动态类型是Rectangle。
至于ps，实际上没有动态类型，因为它（还）没有指向任何对象。
动态类型，顾名思义，可以在程序运行时改变，典型的方法是通过赋值：

 ps = pc; // ps的动态类型
// 现在是Circle*
ps = pr; // ps的动态类型
// 现在是Rectangle*

虚函数是动态绑定的，意思是说，虚函数通过哪个对象被调用，具体被调用的函数就由那个对象的动态类型决定：

 pc->draw(RED); // 调用Circle::draw(RED)
pr->draw(RED); // 调用Rectangle::draw(RED)

我知道这些都是老掉牙的知识了，你当然也了解虚函数。（如果想知道它们是怎么实现的，参见条款M24）但是，将虚函数和缺省参数值结合起来分析就会产生问题，因为，如上所述，虚函数是动态绑定的，但缺省参数是静态绑定的。这意味着你最终可能调用的是一个定义在派生类，但使用了基类中的缺省参数值的虚函数：
pr->draw(); // 调用Rectangle::draw(RED)!
这种情况下，pr的动态类型是Rectangle，
所以Rectangle的虚函数被调用 ---- 正如我们所期望的那样。Rectangle::draw中，缺省参数值是GREEN。但是，由于pr的静态类型是Shape，
这个函数调用的参数值是从Shape类中取得的，而不是Rectangle类！所以结果将十分奇怪并且出人意料，因为这个调用包含了Shape和Rectangle类中Draw的声明的组合。你当然不希望自己的软件以这种方式运行啦；至少，用户不希望这样，相信我。
不用说，ps， pc，和pr都是指针的事实和产生问题的原因无关。如果它们是引用，问题也会继续存在。问题仅仅出在，draw是一个虚函数，并且它的一个缺省参数在子类中被重新定义了。
为什么C++坚持这种有违常规的做法呢？答案和运行效率有关。如果缺省参数值被动态绑定，编译器就必须想办法为虚函数在运行时确定合适的缺省值，这将比现在采用的在编译阶段确定缺省值的机制更慢更复杂。做出这种选择是想求得速度上的提高和实现上的简便，所以大家现在才能感受得到程序运行的高效；当然，如果忽视了本条款的建议，就会带来混乱。

Answer 3

virtual 函数是动态绑定，而缺省参数值却是静态绑定的。
因为 B2 的静态类型是 Base* ，那么 B2 所指向的类的成员函数中的缺省参数值会静态绑定为 Base ，而 Base 中已经定义了 fun 的缺省参数值是 1，所以B2的调用也是输出 1。
C++以这种方式来运作的原因是考虑运行期效率，如果缺省参数值是动态绑定的，编译器就必须有某种办法在运行起为 virtual 函数决定适当的参数缺省值，这比目前实行的“在编译器决定”的机制更慢而且更复杂。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，其结果就是如今享受的执行效率。

Answer 4

对于这个问题，先通过VS2008反编译一下，main函数的反编译的部分代码如下图所示：

从上图可以看出，B1->fun();编译的代码中第二行是push 1,而B2->fun();编译的代码中第二行也是push 1！即调用它们时都是push 1来压栈的，所以都会输出1！
那么现在可以来解释这个问题了。

首先需要知道的是，虚函数的动态绑定的，但是缺省参数却是静态绑定的。
下面说明为什么缺省参数是静态绑定的。
在编译器编译程序的过程中，当调用fun()函数的时候，由于fun()函数是需要参数的，而又没有传递进去参数，那么这个时候编译器就会把参数的默认值加上去。此时如果编译器发现参数没有默认值就会报错了。而由于这个时候还处于编译期，编译器根本无法知道B1和B2的实际类型，只知道B1和B2的静态类型，也就是Base类型，那么编译器当然就是只会查看Base类中fun()的参数的默认值，并把该默认值拿过来用了。而如果编译器发现Base类中fun()的参数没有默认值的话，就会报错的。实验如下，把原代码中Base类的fun()的参数去掉默认值，再次编译，就会报错，错误信息如下图所示：

没错，编译器只会检查基类Base类中的fun()函数的参数是否有默认值，而不会去找派生类。为什么会这样呢？因为在编译期，编译器认定的B1和B2就是基类Base类的对象，对fun()函数的调用就是基类Base类的fun()函数，所以会只查找基类的信息。
从这里也可以知道一点，就是派生类在虚函数中给参数设置默认值是没有用的，根本不会被用到。因为参数的默认值是在编译期就发生作用的，而派生类只有在运行期才会起作用。