7.3 执行期类型识别（Runtime Type Identification，RTTI）

Type-Safe Downcast（保证安全的向下转换操作）

C++被吹毛求疵的一点，它缺乏一个保证安全的downcast（向下转换操作）。只有在“类型真的可以被适当转换”的情况下，你才能够执行downcast。一个type-safe downcast必须在执行期对指针所有查询，看看它是否指向它所展现之object真正的类型。因此，欲支持type-safe downcast，在object空间和执行时间上都需要一些额外的负担：

• 额外的空间存储类型信息（type information），通常是一个指针，指向某个类型信息节点。
• 额外的时间以决定执行期的类型（runtime tpye），这需要在执行期才能决定。

这种机制对于下面的C结构，会如何影响：

char* winnie_tbl[] = {"rumbly in my tummy","on,bother"};

会导致空间和效率上的不良后果：

1. 程序员大量使用多态，并因此需要大量的downcast。
2. 程序员使用内建数据类型以及非多态，就不会需要额外的负担所带来的不良结果。

C++的RTTI提供了一个安全的downcast，但只是针对那些展现（多态）的类型有效。分辨一个class的定义就是觉得这个class用以表现一个独立的ADT还是一个支持多态的可继承子类型（subtype）。策略之一就是导入一个新的关键词，优点可以清楚的识别出新特质的类型，缺点就是必须翻新久程序。

另一策略就是通过声明一个或多个virtual function来区别class的声明。其优点是透明化的将旧程序转换过来，只要重新编译好；缺点这是可能会将一个非必要的virtual function强迫导入继承体系的base class身上。目前C++的RTTI就是这个策略。

从编译器角度来看，这个策略还是有其他优点：就是大量降低了额外的负担。所有动态类的objects都维护了一个指针（vptr），指向vtbl。只要我们把该class的RTTI object地址放进virtual table，那么额外的负担就降低为：每一个class object 只要多花费一个指针。这指针只被设定一次，它是被编译器静态编译的，而非执行期由class constructor设定（vptr才是这么设定的）。

Type-Safe Dynamic Cast（保证安全的动态转换）

dynamic_cast运算符可以在执行期决定真正的类型。如果downcast是安全的，这个运算符会传回被被转换过的指针，如果downcast不安全，会传回0。

动态转换的成本：对于一个基类指针转化成子类的指针，必须通过class object类型描述符在执行期通过vptr取得的：

((type_info*)(pt->vptr[0]))->_type_descriptor;

type_info是C++ Standard所定义的类型描述器的class名称，该class 中放着待索求的类型信息。virtual table的第一个slot内含type_info object的地址；此type_info object与pt所指的class type有关。这两个类型描述器被交给一个runtime library函数，比较之后告诉我们是否吻合。这个比static cast昂贵的多，但却安全得多。

References并不是Pointers

dynamic_cast运算符也使用于reference身上。但是引用不能为0。对于向下转换不成功，指针传回0；引用是抛出异常。

Typeid运算符

使用typeid运算符，就有可能以一个reference达到相同的执行期替代路线：

typeid运算符传回一个const reference，类型为type_info。

对于typeid的测试等的运算符，是一个被overload的函数（typeid(a) == typeid(b)）:

bool type_info::operator == (const type_info&) const;

type_info object定义如下：

class type_info
{
public:
		virtual ~type_info();
		bool operator==(const type_info&) const;
		bool operator!=(const type_info&) const;
		bool before(const type_info&) const;
		const char* name() const;
private:
	type_info(const type_info&);
	type_info& operator == (const type_info&);
};

虽然RTTI提供了type_info对于exception handing的支持来说必要的，但对于exception handing的完全支持而言，还不够。如果再加上额外的一些type_info derived classes，就可以在exception发生时提供关于指针、函数、类等等的更详细的信息。

虽然RTTI适合于多态类，事实上type_info objects也适合于内建类型，以及fei多态的使用者的自定义类型。这对exception handing的支持是有必要的。例如：

int ex_errno;
...
throw ex_errno;

//int类型也有自己的type_info object :
int* ptr;
...
if(typeid(ptr) == typeid(int*))
...

//在程序中使用typeid(expression)
int ival;
...
typeid(ival)...;

//或使用typeid(type);
typeid(double)...;

上述使用typeid会传回一个const type_info&，这是静态取得的，非执行期。一般实现策略是在需要时才产生type_info object，而非程序一开头就产生。