C++ typeid實現原理

最近看了boost::any類源碼，其實現主要依賴typeid操作符。很好奇這樣實現的時間和空間開銷有多大，決定探一下究竟。

VS2008附帶的type_info類只有頭文件，沒有源文件，聲明如下：

class type_info {
public:
    virtual ~type_info();
    _CRTIMP_PURE bool __CLR_OR_THIS_CALL operator==(const type_info& rhs) const;
    _CRTIMP_PURE bool __CLR_OR_THIS_CALL operator!=(const type_info& rhs) const;
    _CRTIMP_PURE int __CLR_OR_THIS_CALL before(const type_info& rhs) const;
    _CRTIMP_PURE const char* __CLR_OR_THIS_CALL name(__type_info_node* __ptype_info_node = &__type_info_root_node) const;
    _CRTIMP_PURE const char* __CLR_OR_THIS_CALL raw_name() const;
private:
    void *_m_data;
    char _m_d_name[1];
    __CLR_OR_THIS_CALL type_info(const type_info& rhs);
    type_info& __CLR_OR_THIS_CALL operator=(const type_info& rhs);
    _CRTIMP_PURE static const char *__CLRCALL_OR_CDECL _Name_base(const type_info *,__type_info_node* __ptype_info_node);
    _CRTIMP_PURE static void __CLRCALL_OR_CDECL _Type_info_dtor(type_info *);
};

測試代碼：

 

#include <iostream>
using namespace std;

class Object
{
};

int main()
{
    Object obj;
    cout << "type name:" << typeid(obj).name() << endl;
    cout << "type raw name:" << typeid(obj).raw_name() << endl;
    if(typeid(obj) == typeid(Object))
    {
        cout << "type is equal" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "type is not equal" << endl;
    }
    return 0;
}

 

 

輸出：

type name:class Object
type raw name:.?AVObject@@
type is equal

 

在解釋每個函數的實現原理前先開看type_info類的存儲方式。

typeid返回的是type_info的引用，這個類不能拷貝，也不能自己構造，所以每個類最多只有一個type_info的數據，這個數據存放在哪里的呢？

用UltraEdit打開exe文件，搜索“Object”，能找到這個字符串。再用PE工具打開這個exe，發現這個字符串屬於data節（這是可讀可寫的全局數據段）。再把有typeid的代碼都注釋，PE文件中沒有了這個字符串。得出一個結論：

編譯器會為每一種typeid操作的類型生成一份保存在數據段的type_info數據。

 

這份數據有多大呢？看下面這段代碼：

 

#include <iostream>
using namespace std;

class Object
{
};

int main()
{
    const type_info* p = &typeid(Object);
    cout << p << endl;
    return 0;
}

 

 

在cout那一行下斷點，查看到p的值為:

再看下這個類的聲明，析構函數為virtual類型的，所以p的頭四字節為虛函數表。p+4為_m_data，void*類型，四個字節，調試時發現都是0，還不清楚其表示什么。

p+8為_m_d_name，char類型數組，存儲的是raw_name，每種類型的raw_name大小不定長，所以數組長度為1。現在type_info的存儲結構已經一目了然：

每種類型的type_info數據長度依賴於類型名稱，至少9個字節。

現在假設一個復雜的工程里面有50個類型用了typeid操作符，平均每個type_info長度為24，這些數據增加的PE大小為1200B，就1K左右。而現在的PE動輒幾十M，所以這點空間開銷根本不算什么。

 

再看看這些函數調用的開銷：

• raw_name函數直接返回_m_d_name的地址，非常快；
• name函數將_m_d_name存儲的字符串解碼成實際的名稱，也是很快；
• ==操作符是比較raw_name是否相等，也是很快。

讀者可能會有兩點疑惑：

1. 存儲的時候為什么不直接存儲成name呢？我想最大的原因是節省空間，比如double的raw_name為".N"，name為"double"多了四字節。
2. ==操作符為什么不直接比較兩個type_info引用的地址是否相等呢？我也很疑惑，我看匯編碼發現它是比較raw_name。

備注：C++並沒有規定typeid實現標准，各個編譯器可能會不一樣，上述分析過程基於VS2008自帶的編譯器。

總結：typeid帶來的時間和空間開銷是非常小的，不過使用的時候盡量不要違背開放封閉原則。

http://blog.csdn.net/passion_wu128/article/details/38441633