什么是 RTTI

RTTI（Runtime Type Indentification） 即運行階段類型識別。 這是 C++新引進的特性之一。RTTI旨在為程序在運行階段確定對象的類型提供一種標準方式。

RTTI 用途

考慮一種情況：假如現在有一個基類 Base，并且基類中包含有虛函數 Fun1，然后派生類 A 繼承于基類 Base，并實現基類的虛函數Fun1，同時，派生類 A 又定義一個虛函數 Fun2，接著，派生類 B 繼承于 A，并且實現了基類中的兩個虛函數 Fun1和 Fun2，那么，當我們選擇一個類 A 或 B，創(chuàng)建一個對象，并將指針賦值給基類指針，這時候，當我們要用改指針的時候就不知道該指針真正指向哪個對象。
那么問題來了，可能你會問，干嘛要知道該指針類型呢？如果說通過該指針去調用基類本身就有的虛函數，則可以正常調用，不需要知道對象的類型，但是當調用派生類中新定義的函數，這時候就會出錯啦。這種情況下，只有某些類型的對象可以使用該方法。所以就需要進行判斷對象類型，或者進行相應的強制合理轉換對象類型。

光是描述可能太難理解，現在咱來看看實際的例子：

#include <iostream>using namespace std;class Base { public:virtual void Fun1(){}virtual ~Base(); };class A : public Base { public:virtual void Fun1(){}virtual void Fun2(){}virtual ~A(); };class B :public A { public:void Fun1(){}void Fun2(){}virtual ~B(); };int main() {Base * p1;Base * p2;Base * p3;p1 = new Base();p2 = new A();p3 = new B();p2->Fun1();//right // p2->Fun2();//error..p3->Fun1();//right // p3->Fun2();//error..return 0; }Base::~Base(){}A::~A(){}B::~B(){}

上例子可以看到，p2->Fun2()以及p3->Fun2()是會報錯的，因 Fun2()是在 A 類中定義的，而 p2指針是賦給基類 Base 的，Base 中并沒有 Fun2()函數。

對于這種問題，RTTI 提供了解決方案。

C++中三個支持 RTTI 的元素

• dynamic_cast ：改運算符將使用一個指向基類的指針來生成一個指向派生類的指針。如果轉換不合理，會轉換失敗，并返回0—空指針。
• typeid：運算符返回一個指出對象的類型的值。
• type_info：存儲了有關特定類型的信息。

注意：RTTI 只適用于包含虛函數的類。只能講 RTTI 用于包含虛函數的類層次結構，原因在于只有對于這種類層次結構，才應將派生對象的地址賦給基類指針。

dynamic_cast

dynamic_cast運算符是最常見的 RTTI 組件，它可以安全地將對象的地址賦給特定類型的指針。

還是根據以上示例，咱們來看以下幾個轉換是否安全：

Base * pBase = new Base(); A * pA = new A(); B * pB = new B();B * p1 = (B*)pB; //#1 B * p2 = (B*)pBase; //#2 A * p3 = (B*)pB; //#3

上面示例中#2是不安全的，因為只有那些指針類型與對象的類型（或對象的直接或間接基類的類型）相同的類型轉換才一定是安全的。#2的轉換中，希望將基類指針轉換成派生類指針，但是由于基類指針 Base 中并不具有 B 類中的 Fun2()函數，所以這個轉換就是不安全的。而#1和#3可以安全轉換。

那么，我們怎么來檢查這些轉換是否安全呢？這時候dynamic_cast就排上用場了。
看一個通用的轉換示例：

dynamic_cast<Type *>(pt)

如果只想的對象（*pt）的類型為 Type 或者從 Type 直接或間接派生而來的類型，則以上表達式將指針 pt 轉換成 Type 類型的指針，否則，轉換失敗，返回空指針0.

也就是說dynamic_cast會在轉換的時候動態(tài)的進行類型安全檢查，如果該轉換安全，那么就正常轉換，如果不安全，就返回空指針。

我們在將上面的#2表達式修改如下：

B * p2 = dynamic_cast<B*>(pBase);

這個轉換不安全，所以p2的值為空。

OK，接下來看一個正式的例子：

#include <iostream> #include <cstdlib> #include <ctime>using namespace std;class Grand { public:Grand(int h = 0):hold(h){}virtual void Speak() const {cout << "I'm a grand class! \n";}virtual int Value() const{return hold;}virtual ~Grand(); private:int hold; };class Superb : public Grand { public:Superb(int h = 0):Grand(h){}void Speak() const {cout << "I'm a superb class \n";}virtual void Say() const{cout << "I hold the superb value of " << Value() << "!\n";}virtual ~Superb();};class Magnificent: public Superb { public:Magnificent(int h = 0,char c = 'A'): Superb(h), ch(c){}void Speak() const {cout << "I'm a magnificent class !!\n";}void Say() const {cout << "I hold the character" << ch<< "and the integer " << Value() << "!\n";}private:char ch; };Grand * GetOne() {Grand * p = nullptr;switch(std::rand() %3){case 0: p = new Grand(std::rand() % 100);break;case 1: p = new Superb(std::rand() % 100);break;case 2: p = new Magnificent(std::rand() % 100,'A' + std::rand() % 26);break;}return p; }int main() {std::srand(std::time(0));Grand * pg;Superb * ps;for(int i = 0 ; i < 5 ; i++){pg = GetOne();pg->Speak();if(ps = dynamic_cast<Superb*>(pg)){ps->Say();}}return 0; }Grand::~Grand(){}Superb::~Superb(){}

輸出：

I'm a grand class! I'm a superb class I hold the superb value of 64! I'm a magnificent class !! I hold the characterUand the integer 71! I'm a grand class! I'm a magnificent class !! I hold the characterCand the integer 51!

這個示例中，GetOne()方法隨機創(chuàng)建一個指針，并賦值給基類Grand指針，在 main 函數中pg->Speak();可以正常調用，是因為 Speak()方法本身就是在基類中定義的，而Say()方法是在派生類中定義的，基類指針無法調用，所以這里加入了動態(tài)轉換 dynamic_cast<Superb*>(pg)，如果轉換合法，將會正常調用 Say()方法，如果不合法，則返回空指針。

所以根據輸出結果我們看到，如果隨機創(chuàng)建出來的是基類指針，那么不會調用 Say()方法。

typeid運算符和 type_info類

typeid運算符使得能夠確定兩個對象是否為同種類型。它可以接受兩種參數：

• 1.類名
• 2.結果為對象的表達式

typeid 運算符返回一個對type_info對象的引用，其中，type_info是在頭文件 typeinfo 中定義的一個類。type_info類重載了==和 != 運算符，以便可以使用這些運算符來對類型進行比較。

OK，接下來將上面的示例修改一下：

int main() {std::srand(std::time(0));Grand * pg;Superb * ps;for(int i = 0 ; i < 5 ; i++){pg = GetOne();pg->Speak();if(ps = dynamic_cast<Superb*>(pg)){ps->Say();}//類型判斷if(typeid (Magnificent) == typeid (*pg)){cout<< "Yes, you are really Manificent.\n";}}return 0; }

運行結果：

I'm a grand class! I'm a magnificent class !! I hold the characterBand the integer 32! Yes, you are really Manificent. I'm a grand class! I'm a magnificent class !! I hold the characterGand the integer 95! Yes, you are really Manificent. I'm a grand class!

上述代碼中，typeid (Magnificent) == typeid (*pg)，如果 pg 指向的是Magnificent對象，則該表達式的結果為 true，否則為 false。如果 pg 是一個空指針，程序將引發(fā) bad_typeid異常。該異常類型是從 exception 類派生而來，是在頭文件 typeinfo 中聲明的。
type_info類的實現隨編譯器廠商而異，但包含一個 name()成員，該函數返回一個隨實現而異的字符串：通常（但并非一定）是類 的名稱。
為了查看效果，我們繼續(xù)在上述代碼中添加打印輸出：

int main() {std::srand(std::time(0));Grand * pg;Superb * ps;for(int i = 0 ; i < 5 ; i++){pg = GetOne();pg->Speak();if(ps = dynamic_cast<Superb*>(pg)){ps->Say();}//輸出類型名cout<< "typeid (*pg) = " << typeid (*pg).name() << endl;if(typeid (Magnificent) == typeid (*pg)){cout<< "Yes, you are really Manificent.\n";}}return 0; }

結果：

I'm a magnificent class !! I hold the characterKand the integer 59! typeid (*pg) = 11Magnificent Yes, you are really Manificent. I'm a grand class! typeid (*pg) = 5Grand I'm a grand class! typeid (*pg) = 5Grand I'm a superb class I hold the superb value of 36! typeid (*pg) = 6Superb I'm a magnificent class !! I hold the characterOand the integer 49! typeid (*pg) = 11Magnificent Yes, you are really Manificent.

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C++之 RTTI的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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