C++ RTTI和类型转换运算符

目录

 

一、RTTI

1、dynamic_cast运算符

  2、dynamic_cast实现原理

3、typeid 运算符和type_info类

4、typeid 实现原理

二、类型转换运算符

1、static_cast 运算符

2、const_cast

3、reinterpret_cast

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一、RTTI

     RTTI是Runtime Type Identification的缩写，即运行时类型识别，主要用于运行时能根据基类的指针或引用来获得该指针或引用所指的对象的实际类型，进而调用实际类型的特定方法。C++在编译器层面提供了typeid和dynamic_cast两个运算符来支持RTTI。

1、dynamic_cast运算符

     dynamic_cast不能获取某个基类指针或者引用指向或者引用的实际类型，但是能够判断该基类指针或者引用能否安全的转换为某个实际类型，如果能够转换则返回该实际类型的指针或者引用，如果不能够转换则返回空指针，因为没有空引用所以这种情况下会抛出bad_cast异常。注意使用dynamic_cast要求基类必须提供虚方法，否则直接报错源类型不是多态的。

利用dynamic_cast对基类指针做转换的示例如下：

#include <iostream>

using std::cout;

class ClassA {
public:
	virtual ~ClassA() {
	}
	;
	virtual void say() {
		cout << "ClassA\n";
	}
	;
};

class ClassB: public ClassA {
public:
	void say() {
		cout << "ClassB\n";
	}
	;
	void sayB() {
		cout << "sayB\n";
	}
	;
};

class ClassC: public ClassB {
public:
	void say() {
		cout << "ClassC\n";
	}
	;
	void sayB() {
		cout << "ClassC sayB\n";
	}
	;
	void sayC() {
		cout << "sayC\n";
	}
	;
};

int main() {
	//a的指针类型是ClassA，无法调用a的实际类型ClassC的特定方法
	ClassA * a = new ClassC;
//	ClassA * a = new ClassB;
	//如果ClassB不包含虚函数，则直接报错源类型不是多态的
	ClassB * b = dynamic_cast<ClassB*>(a);
	//如果不能转换，b是空指针，if为false
	if (b) {
		//say是虚方法，依然按照a实际指向的类型ClassC调用其say方法
		b->say();
		//sayB不是虚方法，按照b的指针类型ClassB调用其sayB方法
		b->sayB();
	}
	ClassC * c = dynamic_cast<ClassC*>(a);
	if (c) {
		c->say();
		c->sayC();
	}

	return 0;
}

 利用dynamic_cast对基类引用做转换的示例如下：

#include <iostream>
#include <typeinfo>

using std::cout;
using std::bad_cast;

class ClassA {
public:
	virtual ~ClassA() {
	}
	;
	virtual void say() {
		cout << "ClassA\n";
	}
	;
};

class ClassB: public ClassA {
public:
	void say() {
		cout << "ClassB\n";
	}
	;
	void sayB() {
		cout << "sayB\n";
	}
	;
};

class ClassC: public ClassB {
public:
	void say() {
		cout << "ClassC\n";
	}
	;
	void sayB() {
		cout << "ClassC sayB\n";
	}
	;
	void sayC() {
		cout << "sayC\n";
	}
	;
};

int main() {
	//模拟方法调用中的将子类实例传给基类引用参数
	ClassB cb;
	ClassA & a = cb;
	try {
		ClassB & b = dynamic_cast<ClassB &>(a);
		b.say();
		b.sayB();
	} catch (bad_cast & e) {
		cout << "cast error,errmsg->" << e.what() << "\n";
	}
	try {
		ClassC & c = dynamic_cast<ClassC &>(a);
		c.say();
		c.sayC();
	} catch (bad_cast & e) {
		cout << "cast error,errmsg->" << e.what() << "\n";
	}

	return 0;
}

  2、dynamic_cast实现原理

       dynamic_cast要求基类必须提供虚函数，因此其实现应该跟虚函数表有关，反汇编第一个测试用例，执行ClassB * b = dynamic_cast<ClassB*>(a);时的汇编代码如