c++ RTTI（運行時類型識別）

通過RTTI，能夠通過基類的指針或引用來檢索其所指對象的實際類型。c++通過下面兩個操作符提供RTTI。

（1）typeid：返回指針或引用所指對象的實際類型。

（2）dynamic_cast：將基類類型的指針或引用安全的轉換為派生類型的指針或引用。

對於帶虛函數的類，在運行時執行RTTI操作符，返回動態類型信息；對於其他類型，在編譯時執行RTTI，返回靜態類型信息。

當具有基類的指針或引用，但需要執行派生類操作時，需要動態的強制類型轉換（dynamic_cast）。這種機制的使用容易出錯，最好以虛函數機制代替之。

dynamic_cast 操作符

如果dynamic_cast轉換指針類型失敗，則返回0；如果轉換引用類型失敗，則拋出一個bad_cast類型的異常。

可以對值為0的指針使用dynamic_cast，結果為0。

dynamic_cast會首先驗證轉換是否有效，只有轉換有效，操作符才進行實際的轉換。

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將基類引用轉換為派生類引用：dynamic_cast<Type&>(val)

因為不存在空引用，所以不能像指針一樣對轉換結果進行判斷。不過轉換引用類型失敗時，會拋出std::bad_cast異常。

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

typeid操作符

typeid能夠獲取一個表達式的類型：typeid(e)。

如果操作數不是類類型或者是沒有虛函數的類，則獲取其靜態類型；如果操作數是定義了虛函數的類類型，則計算運行時類型。

typeid最常見的用途是比較兩個表達式的類型，或者將表達式的類型與特定類型相比較。

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)，則是對指針進行測試，這會返回指針（bp）的靜態編譯時類型（Base *）。

如果指針p的值是0，,並且指針所指的類型是帶虛函數的類型，則typeid(*p)拋出一個bad_typeid異常。

RTTI的使用

如果有一個類層次，希望為它實現“==”操作符。假設類層次中只有2個類型，那么需要4個函數：

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

如果類層次中有4個類型，就要實現16個操作符函數，這種實現就太麻煩了。下面來看如何使用RTTI解決這個問題。

只定義1個“==”操作符函數，每個類定義一個虛函數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);
}

如果操作數類型不同，操作符就返回假；如果操作數類型相同，就將實際比較操作數的工作委派給適當的虛函數equal。

Derived::equal()中的dynamic_cast強制轉換是必要的。因為要比較派生類的成員，必須將操作數Base &轉換為Derived類型。

type_info類

type_info類的實現因編譯器的不同而不同。但如下幾個常用的操作符和函數是c++標准要求必須實現的：“t1 == t2”、“t1 != t2”、“t.name()”。

typeid操作符的返回類型就是type_info，正因為type_info提供了“==”操作符，才可以進行上面提到的“if (typeid(*bp) == typeid(*dp))”判斷。

type_info的默認構造函數、拷貝構造函數、賦值操作符都定義為private，創建type_info對象的唯一方法就是使用typeid操作符。

name()函數返回類型名字的c-style字符串，但字符串的格式可能不同的編譯器略有不同。下面是在vc2008編譯器下的測試。

// 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;
}

【學習資料】 《c++ primer》