浅析C++中的RTTI：运行时类型识别

程序员的园

发布于 2024-07-18 13:23:23

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发布于 2024-07-18 13:23:23

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在 C++ 编程中，我们经常需要处理各种复杂的对象类型和继承层次结构。在某些情况下，我们需要在运行时了解对象的真实类型，并根据其类型执行相应的操作。这正是 RTTI（Run-Time Type Identification）的用武之地。

定义

RTTI 是 C++ 的一种特性，允许在程序运行时确定对象的类型信息。简单来说，它使我们能够在程序执行期间了解对象的实际类型。这对于处理多态对象、动态绑定和类型安全的操作非常重要。

使用方法

在C++中，我们通常使用两种主要的 RTTI 操作符：typeid 和 dynamic_cast。

typeid操作符

typeid 操作符用于获取一个对象/类型的类型信息。它返回一个 std::type_info 类型的对象，该对象包含有关表达式的类型信息。其中可读性强的是name方法获取类型名称。

使用案例如下：

struct Sound
{
int channels{1};
int channel_layout{0};
int bit_depth{32};
float** buffer{nullptr};
};

class Base {
public:
virtual ~Base() {}
};

class Derived : public Base {
};

void using_typeid()
{
  using T = int;
  std::cout << "name: " << typeid(T).name() << std::endl;//type
  int a = 10;
  std::cout << "name: " << typeid(a).name() << std::endl;//obj
  
  using T1 = Sound;
  std::cout << "name: " << typeid(T1).name() << std::endl;//type
  Sound s;
  std::cout << "name: " << typeid(s).name() << std::endl;//obj
  

  Base baseObj;
  Derived derivedObj;
  std::cout << "Type of baseObj: \t" << typeid(baseObj).name() << std::endl;
  std::cout << "Type of derivedObj:\t " << typeid(derivedObj).name() << std::endl;
  
  auto sp_base = std::make_shared<Base>();
  auto sp_derived  =std::make_shared<Derived>();
  std::shared_ptr<Base> sp_base_derived = std::make_shared<Derived>();
  std::shared_ptr<Base> sp_base_derived_1 = std::shared_ptr<Base>(new Derived);
  std::cout << "Type of sp_base:\t " << typeid(sp_base).name() << std::endl;
  std::cout << "Type of sp_derived:\t " << typeid(sp_derived).name() << std::endl;
  std::cout << "Type of sp_base_derived:\t " << typeid(sp_base_derived).name() << std::endl;
  std::cout << "Type of sp_base_derived 1:\t " << typeid(sp_base_derived_1).name() << std::endl;
}

dynamic_cast操作符

dynamic_cast操作符用于在继承层次结构中进行安全的向下转型（基类向子类转换）。如果转型不安全，dynamic_cast返回一个空指针（对于指针类型）或抛出std::bad_cast异常（对于引用类型）。

代码示例如下：

void using_dynamic_cast_ptr()
{
  Base* base_derived_ptr = new Derived();
  Derived* derivedPtr = dynamic_cast<Derived*>(base_derived_ptr);//success

  
  Base* base_base_ptr = new Base();
  Derived* derivedPtr1 = dynamic_cast<Derived*>(base_base_ptr);//failed

  Derived* derived_derived_ptr = new Derived();
  Derived* derivedPtr2 = dynamic_cast<Derived*>(derived_derived_ptr);//success

  delete base_derived_ptr;
  delete base_base_ptr;
  delete derived_derived_ptr;
  return ;
}


void using_dynamic_cast_ref()
{
  Derived d;
  Base& base_derived_ref =d;
  Derived& derivedPtr = dynamic_cast<Derived&>(base_derived_ref);//success

  
  //Base b;
  //Base& base_base_ref = b;
  //Derived& derivedref1 = dynamic_cast<Derived&>(base_base_ref);//runtime error

  
  Derived dd;
  Derived& derived_derived_ref = dd;
  Derived& derivedref2 = dynamic_cast<Derived&>(derived_derived_ref);//success

  return;
}

由如上代码可知，dynamic_cast仅支持指向子类的基类指针/引用向子类指针/引用转换、支持子类指针/引用向子类指针/引用的转换，不支持指向基类的基类指针/引用向子类指针/引用的转换。

注意事项