c++ RTTI（运行时类型识别）

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c++ RTTI（运行时类型识别）

通过RTTI，能够通过基类的指针或引用来检索其所指对象的实际类型。c++通过下面两个操作符提供RTTI。
（1）typeid：返回指针或引用所指对象的实际类型。
（2）dynamic_cast：将基类类型的指针或引用安全的转换为派生类型的指针或引用。
对于带虚函数的类，在运行时执行RTTI操作符，返回动态类型信息；对于其他类型，在编译时执行RTTI，返回静态类型信息。
当具有基类的指针或引用，但需要执行派生类操作时，需要动态的强制类型转换（dynamic_cast）。这种机制的使用容易出错，最好以虚函数机制代替之。
dynamic_cast 操作符
如果dynamic_cast转换指针类型失败，则返回0；如果转换引用类型失败，则抛出一个bad_cast类型的异常。
可以对值为0的指针使用dynamic_cast，结果为0。
dynamic_cast会首先验证转换是否有效，只有转换有效，操作符才进行实际的转换。

if (Derived *derivedPtr = dynamic_cast<Derived *>(basePtr))
{
// use the Derived object to which derivedPtr points
}
else
{ // basePtr points at a Base object
// use the Base object to which basePtr points
}

也可以使用dynamic_cast将基类引用转换为派生类引用：dynamic_cast<Type&>(val)
因为不存在空引用，所以不能像指针一样对转换结果进行判断。不过转换引用类型失败时，会抛出std::bad_cast异常。

try
{
const Derived &d = dynamic_cast<const Derived&>(b);
}
catch (bad_cast) {
// handle the fact that the cast failed.
}

typeid操作符
typeid能够获取一个表达式的类型：typeid(e)。
如果操作数不是类类型或者是没有虚函数的类，则获取其静态类型；如果操作数是定义了虚函数的类类型，则计算运行时类型。
typeid最常见的用途是比较两个表达式的类型，或者将表达式的类型与特定类型相比较。

Base *bp;
Derived *dp;
// compare type at run time of two objects
if (typeid(*bp) == typeid(*dp))
{
// bp and dp point to objects of the same type
}
// test whether run time type is a specific type
if (typeid(*bp) == typeid(Derived))
{
// bp actually points a Derived
}

注意：如果是typeid(bp)，则是对指针进行测试，这会返回指针（bp）的静态编译时类型（Base *）。
如果指针p的值是0，,并且指针所指的类型是带虚函数的类型，则typeid(*p)抛出一个bad_typeid异常。
RTTI的使用
如果有一个类层次，希望为它实现“==”操作符。假设类层次中只有2个类型，那么需要4个函数：

bool operator==(const Base&, const Base&)
bool operator==(const Derived&, const Derived &)
bool operator==(const Derived &, const Base&)
bool operator==(const Base&, const Derived &)

如果类层次中有4个类型，就要实现16个操作符函数，这种实现就太麻烦了。下面来看如何使用RTTI解决这个问题。
只定义1个“==”操作符函数，每个类定义一个虚函数equal。

class Base
{
friend bool operator==(const Base&, const Base&);
public:
// interface members for Base
protected:
virtual bool equal(const Base&) const;
// data and other implementation members of Base
};

bool Base::equal(const Base &rhs) const
{
// do whatever is required to compare to Base objects
}

class Derived: public Base
{
friend bool operator==(const Base&, const Base&);
public:
// other interface members for Derived
private:
bool equal(const Base&) const;
// data and other implementation members of Derived
};

bool Derived::equal(const Base &rhs) const
{
if (const Derived *dp = dynamic_cast<const Derived *>(&rhs))
{
// do work to compare two Derived objects and return result
}
else
return false;
}

bool operator==(const Base &lhs, const Base &rhs)
{
// returns false if typeids are different otherwise
// returns lhs.equal(rhs)
return typeid(lhs) == typeid(rhs) && lhs.equal(rhs);
}

如果操作数类型不同，操作符就返回假；如果操作数类型相同，就将实际比较操作数的工作委派给适当的虚函数equal。
Derived::equal()中的dynamic_cast强制转换是必要的。因为要比较派生类的成员，必须将操作数Base &转换为Derived类型。
type_info类
type_info类的实现因编译器的不同而不同。但如下几个常用的操作符和函数是c++标准要求必须实现的：“t1 == t2”、“t1 != t2”、“t.name()”。
typeid操作符的返回类型就是type_info，正因为type_info提供了“==”操作符，才可以进行上面提到的“if (typeid(*bp) == typeid(*dp))”判断。
type_info的默认构造函数、拷贝构造函数、赋值操作符都定义为private，创建type_info对象的唯一方法就是使用typeid操作符。
name()函数返回类型名字的c-style字符串，但字符串的格式可能不同的编译器略有不同。下面是在vc2008编译器下的测试。

// expre_typeid_Operator.cpp
// compile with: /GR /EHsc
#include <iostream>
#include <typeinfo.h>

class Base
{
public:
virtual void vvfunc() {}
};

class Derived : public Base {};

using namespace std;

int main()
{
Derived* pd = new Derived;
Base* pb = pd;
int i = 0;

cout << typeid( i ).name() << endl;    // prints "int"
cout << typeid( 3.14 ).name() << endl; // prints "double"
cout << typeid( pb ).name() << endl;   // prints "class Base *"
cout << typeid( *pb ).name() << endl;  // prints "class Derived"
cout << typeid( pd ).name() << endl;   // prints "class Derived *"
cout << typeid( *pd ).name() << endl;  // prints "class Derived"

delete pd;
}

【学习资料】 《c++ primer》