第27课 - 动态类型识别
问题：下面的程序有问题吗？
class Parent
{
public:
virtual -Parent()
{
}
};
class Child : public Parent
{
};
void test(Parent* p)
{
Child* c = (Child*)p; //将父类强制转化为子类
}
1. 动态类型
由于基类指针可以直接指向派生类对象，因此可能存在指针所指类型与具体指向的对象类型不同的情况。
（p指向的静态类型为Parent）Parent* p = new Child();（p实际指向的对象类型为Child）
动态类型指的是基类指针所指向的对象的实际类型
void test(Parent* p)
{
Child* c = (Child*)p; //当p的动态类型为Child时，转换成功
//否则，可能出现无法预知的错误
}
基类指针是否可以强制类型转换为子类指针取决于动态类型！
C++中如何得到动态类型？
2. 动态类型识别
l C++中的多态根据实际的对象类型调用对应的虚函数
(1) 可以在基类中定义虚函数返回具体的类型信息。
(2) 所有的派生类都必须实现类型相关的虚函数。
(3) 每个类中的类型虚函数都需要不同的实际。
利用多态进行动态类型识别
#include <cstdlib>
#include <iostream>
using namespace std;
class Parent
{
public:
enum { ID = 0 };
virtual int type() //自动变成虚函数，类型虚函数
{
return ID;
}
};
class Child : public Parent
{
public:
enum { ID = 1 };
int type() //自动变成虚函数virtual，类型虚函数
{
return ID;
}
int add(int a, int b)
{
return a + b;
}
};
void test(Parent* p)
{
if( p->type() == Child::ID )
{
Child* c = (Child*)p;
cout<<"Dynamic Type: "<<"Child"<<endl;
cout<<"add: "<<c->add(2, 3)<<endl;
}
if( p->type() == Parent::ID )
{
cout<<"Dynamic Type: "<<"Parent"<<endl;
}
}
int main(int argc, char *argv[])
{
Parent parent;
Child child;
test(&parent);
test(&child);
cout << "Press the enter key to continue ...";
cin.get();
return EXIT_SUCCESS;
}
运行结果：
Dynamic Type: Parent
Dynamic Type: Child
add: 5
使用虚函数进行动态类型识别的缺陷：
1) 必须从基类开始提供类型虚函数。
2) 所有的派生类都必须重写类型虚函数。
3) 每个派生类的类型ID必须唯一。
利用函数进行动态类型识别的方法可以满足工程的需要，但是维护性会随着派生类的增多而成指数级增加。
改进：
在头文件中加入#include<string>，虚函数中返回return “Child”;return “Parent”;在后面的判断语句中，用if(strcmp(p->type90,”Child”)==0)来判断，就会得到我们上面一样的结果。但是这里面的维护性好了，但是效率会变得更低，所以这种方式，也不好。也就是凡是使用多态就会出现问题。个人倾向于使用ID。我们看一下下面的新方法。
l 新的关键字dynamic_cast
(1) dynamic_cast是C++中的新型转换关键字。
(2) dynamic_cast主要用于基类和派生类之间的转换。
(3) dynamic_cast要求使用的目标对象类型是多态的。
即：所在类族至少有一个虚函数
用于指针转换时，转换失败返回空指针；用于引用转换时，转换失败将引发bad_cast异常。凡是转换成功就会是原来的指针。
利用dynamic_cast进行动态类型识别
#include <cstdlib>
#include <iostream>
using namespace std;
class Parent
{
public:
virtual ~Parent()
{
}
};
class Child : public Parent
{
public:
int add(int a, int b)
{
return a + b;
}
};
class NewChild : public Parent
{
};
void test(Parent* p)
{
Child* c = dynamic_cast<Child*>(p);
if( c != NULL )
{
cout<<"Dynamic Type: "<<"Child"<<endl;
cout<<"add: "<<c->add(2, 3)<<endl;
}
else
{
if( dynamic_cast<NewChild*>(p) != NULL )
{
cout<<"Dynamic Type: "<<"NewChild"<<endl;
}
else
{
cout<<"Dynamic Type: "<<"Parent"<<endl;
}
}
}
int main(int argc, char *argv[])
{
Parent parent;
Child child;
NewChild nc;
test(&parent);
test(&child);
test(&nc);
cout << "Press the enter key to continue ...";
cin.get();
return EXIT_SUCCESS;
}
运行结果：
Dynamic Type: Parent
Dynamic Type: Child
add: 5
Dynamic Type: NewChild
dynamic_cast是优势
不用显示的声明和定义类型虚函数
不用为类族中的每个类分配类型ID
dynamic_cast的缺陷
只能用于具有虚函数的类族
使用dynamic_cast进行动态类型识别可以取代类型虚函数的方案，但是在本质上dynamic_cast还是需要类族中存在虚函数（在工程上常把析构函数作为这个虚函数定义）。
C++中是否可以得到任意类型的类型信息呢？
l C++提供了typeid关键字用于动态获取类型信息
typeid关键字返回对应参数的类型信息。这是专门为动态类型识别提供的关键字。
typeid返回一个type_info类对象：当typied的参数为NULL时，抛出bad_typied异常。
type_info类的使用需要包含<typeinfo>
class type_info
{
public:
virtual ~type_info();
bool operator==(const type_info& rhs);
bool operator!=(const type_info& rhs);
int before(const type_info& rhs);
const char* name();
};
typeid关键字的使用
#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <typeinfo>
using namespace std;
class Parent
{
public:
virtual ~Parent()
{
}
};
class Child : public Parent
{
public:
int add(int a, int b)
{
return a + b;
}
};
class NewChild : public Parent
{
};
void test(Parent* p)
{
if( typeid(*p) == typeid(Child) )
{
Child* c = dynamic_cast<Child*>(p); //结合上面的思想，两个关键字都用。
cout<<"Dynamic Type: "<<"Child"<<endl;
cout<<"add: "<<c->add(2, 3)<<endl;
}
else if( typeid(*p) == typeid(NewChild) )
{
cout<<"Dynamic Type: "<<"NewChild"<<endl;
}
else if( typeid(*p) == typeid(Parent) )
{
cout<<"Dynamic Type: "<<"Parent"<<endl;
}
}
int main(int argc, char *argv[])
{
Parent parent;
Child child;
NewChild nc;
int index;
char ch;
const type_info& tp = typeid(parent);
const type_info& tc = typeid(child);
const type_info& tn = typeid(nc);
const type_info& ti = typeid(index);
const type_info& tch = typeid(ch);
cout<<tp.name()<<endl;
cout<<tc.name()<<endl;
cout<<tn.name()<<endl;
cout<<ti.name()<<endl;
cout<<tch.name()<<endl;
test(&parent);
test(&child);
test(&nc);
cout << "Press the enter key to continue ...";
cin.get();
return EXIT_SUCCESS;
}
运行结果：
6Parent
5Child
8NewChild
i
c
Dynamic Type: Parent
Dynamic Type: Child
add: 5
Dynamic Type: NewChild
分析：
typeid是一个与编译器实现相关的关键字，在有的编译器中是不支持的。我们看到的结果在不同的编译器中是不一样的。
小结：
C++可以通过多态的方式进行动态类型识别。
dynamic_cast关键字是可用动态类型识别。
typeid关键字在C++中专用于动态类型的识别。