C++之RTTI机制

在C++中，只有类中包含了虚函数时才会启用RTTI机制，也就是当存在多态时才会存在RTTI机制，因为不存在多态的话在编译阶段既可以确定类型信息。

RTTI简介

RTTI（Runtime Type Indentification） 即运行阶段类型识别。这是 C++新引进的特性之一。RTTI旨在为程序在运行阶段确定对象的类型提供一种标准方式。

这RTTI听起来是不是有点java中反射的味道？大差不差...

在C++中，只有类中包含了虚函数时才会启用RTTI机制，也就是当存在多态时才会存在RTTI机制，因为不存在多态的话在编译阶段既可以确定类型信息。

运行时类型识别（RTTI）功能主要由以下两个运算符实现：

• typeid运算符，用于返回表达式的类型
• dynamic_cast运算符，用于将基类的指针或引用安全地转换成派生类的指针

RTTI与dynamic_cast

我们知道C++中的多态是基于虚函数的方式实现的，而含有虚函数的类都会有一个对应的虚函数表，而这个虚函数表会存有相关类型的type_info的地址， 因而可以说dynamic_cast为RTTI的一个应用。

因为dynamic_cast使用RTTI，所以它在转换的过程中是可靠的，只有进行转换的指针确实是指向指定的类型时才会转换成功，否则就会转换失败，返回空指针。

例如以下的例子，第27行和第28行通过new不同的对象类型，会影响到第29行dynamic_cast的转换结果：

#include <iostream>
class Base {
public:
    Base(){

    }
    virtual ~Base() {

    }
    virtual void f(){
        std::cout << "Base f" << std::endl;
    }
};

class Derived :public Base {
public:
    Derived(){

    }
    virtual ~Derived() {}
    void f() override{
        std::cout << "Derived f" << std::endl;
    }
};

int main() {
//    Base *base = new Base;
    Base *base = new Derived;
    Derived *derived = dynamic_cast<Derived*>(base);
    if(nullptr != derived){
        derived->f();
    } else{
        std::cout << "dynamic_cast null" << std::endl;
    }
    return 0;
}

RTTI与typeid

typeid当作用于指针时，返回的结果是该指针的静态编译时类型。typeid当作用于指针时，该指针必须是有效的，若是空指针，将返回bad_typeid异常。

typeid 运算符返回一个对type_info对象的引用，其中，type_info是在头文件 typeinfo 中定义的一个类。type_info类重载了==和 != 运算符，以便可以使用这些运算符来对类型进行比较。

通过typeid 运算符我们就可以判断一个指针指向的真实类似是否是派生类：

#include <iostream>
class Base {
public:
    Base(){

    }
    virtual ~Base() {

    }
    virtual void f(){
        std::cout << "Base f" << std::endl;
    }
};

class Derived :public Base {
public:
    Derived(){

    }
    virtual ~Derived() {}
    void f() override{
        std::cout << "Derived f" << std::endl;
    }
};

int main() {
    std::vector<Base*> vec;
    vec.emplace_back(new Base);
    vec.emplace_back(new Derived);
    for (auto base: vec) {
        std::cout << "clase Name:" << typeid(*base).name() << std::endl;
        if(typeid(*base) == typeid(Derived)){
            std::cout << "base的运行类型是Derived"  << std::endl;
        } else{
            std::cout << "base的运行类型是Base"  << std::endl;
        }
        // 调用f函数验证一下上面的打印是否正确
        base->f();
    }
    return 0;
}

运行结果打印：

RTTI运行结果打印

需要注意的是以上实例代码的第31和第32行，对于typeid运算符，typeid(*base)和typeid(base)它们得到的结果是不同的， typeid(*base)才能正确获得指针的类型。因为*base是指针的真实数据内容，而base只是一个指针。

按照这个原理表达式typeid(base)获得的类型永远是Base的指针，即使指针base指向的可能是派生类Derived，但typeid(base)也无法获得正确的类型， 务必要使用typeid(*base)。