typeid 与 dynamic_cast(C++学习)

RTTI	Run-Time Type Information	运行时类型信息
	Run-Time Type Identification	运行时类型识别

C++ 通过下面两个操作符提供RTTI功能

• typeid

• dynamic_cast

其中：

• typeid 返回type_info类的对象的一个引用

• typeid 会抛出bad_typeid的异常

• dynamic_cast 会抛出bad_cast异常

这3个类在头文件 typeinfo 中：

namespace std{
class type_info;
class bad_cast;
class bad_typeid;
}

typeid 操作符

• 操作符 typeid 用法上类似于操作符 sizeof （?）

• 只有当 typeid 的参数是带虚函数的类类型的对象的时候，才返回动态类型信息.

  • 对其他，返回静态的、编译时的类型

例子：

#include <typeinfo>
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
using std::cout;
using std::endl;

int func(int arg){return 0;}
typedef int (*func_ptr)(int arg);

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

int main()
{
    int integer(1);
    double real(1.0);
    int array[10]={1,2,3};
    int * array_header = array;
    std::string string;
    std::vector<int> int_vector;
    func_ptr f = func;

    cout<<"integer     : "<<typeid(integer).name()     <<endl;
    cout<<"real        : "<<typeid(real).name()        <<endl;
    cout<<"array[10]   : "<<typeid(array).name()       <<endl;
    cout<<"array_header: "<<typeid(array_header).name()<<endl;
    cout<<"std::string : "<<typeid(string).name()      <<endl;
    cout<<"std::vector : "<<typeid(int_vector).name()  <<endl;
    cout<<"function    : "<<typeid(func).name()        <<endl;
    cout<<"function ptr: "<<typeid(f).name()           <<endl;
    cout<<"custom class: "<<typeid(Base()).name()      <<endl;

    cout<<std::endl;

    cout<<"int         : "<<typeid(int).name()             <<endl;
    cout<<"double      : "<<typeid(double).name()          <<endl;
    cout<<"std::vector : "<<typeid(std::vector<int>).name()<<endl;
    cout<<"Base        : "<<typeid(Base).name()            <<endl;
    cout<<"Base*       : "<<typeid(Base*).name()           <<endl;
    cout<<"Base&       : "<<typeid(Base&).name()           <<endl;

    return 0;
}

结果：

	g++	MSVC
integer	i	int
real	d	double
array[10]	A10_i	int [10]
array_header	Pi	int *
std::string	Ss	classstd::basic_string<char,structstd::char_traits<char> ,classstd::allocator<char>>
std::vector	St6vectorIiSaIiEE	classstd::vector<int,classstd::allocator<int>>
function	FiiE	int__cdecl(int)
function ptr	PFiiE	int(__cdecl*)(int)
custom class	F4BasevE	classBase__cdecl(void)
int	i	int
double	d	double
std::vector	St6vectorIiSaIiEE	classstd::vector<int,classstd::allocator<int>>
Base	4Base	class Base
Base*	P4Base	class Base *
Base&	4Base	class Base

对于每个类型，返回一个唯一的字符串，但该字符串的具体内容，与编译器实现有关。

在 typeid 中：

• 数组不会退化为指针,比如int array[10]
• 函数不会退化为指针, func 和 f
• 顶层cv-qualifiers会被忽略 typeid(D) == typeid(const D);
• ...

dynamic_cast 操作符

#include <typeinfo>
#include <iostream>

class Base1 { public: virtual void func1(){} };
class Base2 { public: virtual void func2(){} };

class D:public Base1, public Base2 {};

int main()
{
    Base1 * b1 = new D;
    Base2 & b2 =  dynamic_cast<Base2&>(*b1);

    std::cout << "Base1 " << uintptr_t(b1) <<" " << typeid(*b1).name() << std::endl
              << "Base2 " << uintptr_t(&b2) << " " <<typeid(b2).name() << std::endl;

    return 0;
}

结果：

MSVC	g++
Base1 208960 class D Base2 208964 class D	Base1 208088 1D Base2 208092 1D

C++0x 5.2.7:

• The result of the expression dynamic_cast<T>(v) is the result of converting the expression v to type T. T shall be a pointer or reference to a complete class type, or “pointer to cv void.”

在dynamic_cast<T>(v)中，T 是一个完整定义类的指针或引用，或者void*。只能转换到void*，不能从void*转换回来。

type_info 类

摘自 C++0x标准 18.7.1:

namespace std {
  class type_info {
    public:
    virtual ~type_info();
    bool operator==(const type_info& rhs) const;
    bool operator!=(const type_info& rhs) const;
    bool before(const type_info& rhs) const;
    size_t hash_code() const throw();
    const char* name() const;
    type_info(const type_info& rhs) = delete; // cannot be copied
    type_info& operator=(const type_info& rhs) = delete; // cannot be copied
  };
}

这里面，我们目前最感兴趣的是成员函数： name()

bad_typeid 类

异常的定义(来自C++0x 18.7.3)：

namespace std {
  class bad_typeid : public exception {
    public:
    bad_typeid() throw();
    bad_typeid(const bad_typeid&) throw();
    bad_typeid& operator=(const bad_typeid&) throw();
    virtual const char* what() const throw();
  };
}

例子：

#include <iostream>
#include <typeinfo>

class Polymorphic {virtual void Member(){}};

int main ()
{
  try {
    Polymorphic * pb = 0;
    std::cout << typeid(*pb).name();
  } catch (std::bad_typeid& e) {
      std::cerr << "bad_typeid caught: " << e.what() << std::endl;
  }
  return 0;
}

结果：

MSVC	bad_typeid caught: Attempted a typeid of NULL pointer!
g++	bad_typeid caught: std::bad_typeid

异常产生条件：

• 多态
• 空指针
• 用*解引用

比如，如果pb定义改为

int * pb = 0;

或 typeid 行改为

    std::cout << typeid(pb).name();

则不会有异常发生。

bad_cast 类

异常的定义(来自C++0x 18.7.2)：

namespace std {
  class bad_cast : public exception {
    public:
    bad_cast() throw();
    bad_cast(const bad_cast&) throw();
    bad_cast& operator=(const bad_cast&) throw();
    virtual const char* what() const throw();
  };
}

例子：

#include <iostream>
#include <typeinfo>

class Base {virtual void Member(){}};
class Derived : Base {};

int main ()
{
  try {
    Base b;
    Derived& rd = dynamic_cast<Derived&>(b);
  } catch (std::bad_cast& bc) {
      std::cerr << "bad_cast caught: " << bc.what() << std::endl;
  }
  return 0;
}

结果：

MSVC	bad_cast caught: Bad dynamic_cast!
g++	bad_cast caught: std::bad_cast

• 对指针cast失败，返回一个空指针
• 对引用cast失败，则抛出bad_cast异常

参考

• http://www.cplusplus.com/reference/std/typeinfo/bad_typeid

• http://www.cplusplus.com/reference/std/typeinfo/bad_cast