C++ 程式設計/RTTI

執行時型別資訊 (RTTI)

RTTI 指的是系統能夠報告物件的動態型別並在執行時（而不是在編譯時）提供有關該型別的資訊的能力，並且當一致地使用時，它可以成為一個強大的工具，可以簡化程式設計師在管理資源方面的工作。

dynamic_cast

考慮一下你已經瞭解的關於dynamic_cast關鍵字的內容，假設我們有以下類層次結構

class Interface
{
public:
        virtual void GenericOp() = 0;// pure virtual function
};

class SpecificClass : public Interface
{
public:
        virtual void GenericOp();
        virtual void SpecificOp();
};

假設我們還有一個型別為Interface*的指標，如下所示

Interface* ptr_interface;

假設出現一種情況，我們被迫假定但沒有保證該指標指向SpecificClass型別的物件，並且我們想要呼叫該類的成員SpecificOp()。要動態轉換為派生型別，我們可以使用dynamic_cast，如下所示

SpecificClass* ptr_specific = dynamic_cast<SpecificClass*>(ptr_interface);
if( ptr_specific ){
    // our suspicions are confirmed -- it really was a SpecificClass
    ptr_specific->SpecificOp();
}else{
    // our suspicions were incorrect -- it is definitely not a SpecificClass.
    // The ptr_interface points to an instance of some other child class of the base InterfaceClass.
    ptr_interface->GenericOp();
};

使用dynamic_cast，程式將基類指標轉換為派生類指標，並允許呼叫派生類成員。但是要非常小心：如果你試圖轉換的指標不是正確型別，那麼dynamic_cast將返回一個空指標。

我們也可以將dynamic_cast與引用一起使用。

SpecificClass& ref_specific = dynamic_cast<SpecificClass&>(ref_interface);

它的工作原理與指標幾乎相同。但是，如果被轉換物件的實際型別不正確，那麼dynamic_cast不會返回空（不存在空引用）。相反，它會丟擲一個std::bad_cast異常。

typeid

語法

    typeid( object );

typeid運算子用於在執行時確定物件的類。它返回對std::type_info物件的引用，該物件描述“物件”，並且一直存在到程式結束。如果“物件”是解除引用的空指標，那麼操作將丟擲一個std::bad_typeid異常。

std::bad_typeid類的物件派生自std::exception，由typeid和其他物件丟擲。

在只需要類資訊的情況下，通常建議使用typeid而不是dynamic_cast<class_type>，因為typeid在型別或非解引用值上應用是一個常數時間過程，而dynamic_cast必須在執行時遍歷其引數的類派生格。但是，你不應該依賴於確切的內容，例如由std::type_info::name()返回的內容，因為這對於編譯來說是特定於實現的。

通常，僅對指向多型類型別物件的指標或引用的解引用（即typeid(*ptr)或typeid(ref)）使用typeid才有用（一個類至少有一個虛成員函式）。這是因為這些是與執行時型別資訊相關的唯一表達式。任何其他表示式的型別在編譯時都是靜態已知的。

示例

#include <iostream>
#include <typeinfo>  //for 'typeid' to work

class Person {
public:
   // ... Person members ...
   virtual ~Person() {}
};

class Employee : public Person {
   // ... Employee members ...
};

int main () {
   Person person;
   Employee employee;
   Person *ptr = &employee;
   // The string returned by typeid::name is implementation-defined
   std::cout << typeid(person).name() << std::endl;   // Person (statically known at compile-time)
   std::cout << typeid(employee).name() << std::endl; // Employee (statically known at compile-time)
   std::cout << typeid(ptr).name() << std::endl;      // Person * (statically known at compile-time)
   std::cout << typeid(*ptr).name() << std::endl;     // Employee (looked up dynamically at run-time
                                                      //           because it is the dereference of a
                                                      //           pointer to a polymorphic class)
}

輸出（確切的輸出因系統而異）

 Person
 Employee
 Person*
 Employee

在RTTI中，它在這種設定中使用

const std::type_info& info = typeid(object_expression);

有時我們需要知道物件的精確型別。typeid運算子返回對標準類std::type_info的引用，其中包含有關型別的資訊。該類提供了一些有用的成員，包括==和!=運算子。最有趣的方法可能是

const char* std::type_info::name() const;

這個成員函式返回一個指向 C 樣式字串的指標，其中包含物件型別的名稱。例如，使用我們之前示例中的類

const std::type_info &info = typeid(*ptr_interface);
std::cout << info.name() << std::endl;

這個程式會列印類似 SpecificClass的內容，因為這是指標ptr_interface的動態型別。

typeid實際上是一個運算子而不是一個函式，因為它也可以對型別進行操作

const std::type_info& info = typeid(type);

例如（有點迴圈地）

const std::type_info& info = typeid(std::type_info);

將給出描述type_info物件的type_info物件。後一種用法不是 RTTI，而是 CTTI（編譯時型別識別）。

侷限性

RTTI 有一些侷限性。首先，RTTI 只能與多型型別一起使用。這意味著你的類必須至少有一個虛擬函式，無論是直接還是透過繼承。其次，由於儲存型別所需的額外資訊，一些編譯器需要特殊的開關來啟用 RTTI。

請注意，對指標的引用不會在 RTTI 下工作

void example( int*& refptrTest )
{
        std::cout << "What type is *&refptrTest : " << typeid( refptrTest ).name() << std::endl;
}

將報告int*，因為typeid()不支援引用型別。

RTTI 的誤用

RTTI 應該在 C++ 程式中謹慎使用。有很多原因。最重要的是，其他語言機制，如多型和模板，幾乎總是優於 RTTI。與所有事物一樣，存在例外，但關於 RTTI 的通常規則或多或少與goto語句相同。不要將其用作正確、更健壯設計的捷徑。只有在你有一個很好的理由這樣做，並且只有在你確切知道自己在做什麼時，才使用 RTTI。

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