C++特殊工具与技术之RTTI

类型识别分为两种：一种以编译时类型识别，一种是运行时类型识别；

编译时类型识别：static_cast;

运行时类型识别（RTTI）,C++通过下面连个操作符提供RTTi；

1）dynamic_cast操作符，将基类类型的指针或者引用安全地转换为派生类型的指针或者引用；

2）typeid操作符，返回指针或者引用所指对象的实际类型。

注意：若想要实现运行时类型识别，则要求其使用类型为 至少带有一个虚函数的类。对于其他类型，返回静态（即编译时）类型的信息。

为叙述方便，我们先把所用的类的代码写出，其中Animal为基类，Cat、Dog类为其派生类；

class Animal
{
    public:
        virtual ~Animal(){ }
        virtual void run()
        { cout<< "test" << endl; }
};

class Cat:public Animal
{
    public:
        void run()
        { cout << "Cat..." << endl;  }
};

class Dog:public Animal
{
    public:
        void run()
        {  cout << "Dog.." << endl; } 
};

一、static_cast（静态类型转换）的示例代码如下：

//static_cast发生在编译期间
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;

int main(int argc, const char *argv[])
{
    Animal *base;
    Cat c;
    Dog d;
    base = &c;

    Cat *pc = static_cast<Cat*>(base);
    pc->run();//Cat... 

    Dog *pd = static_cast<Dog*>(base);
    pd->run();//Cat..打印的是实际指向的Cat对象
    return 0;
}

注意：static_cast发生在编译期间，如果转化失败，那么会产生编译错误；若果编译成功，那么则转化成功。但是static_cast仍具有一定风险，尤其是向下塑形时。将Base*（基类指针）转化为Deriverd*（派生类指针）时，指针可以转化，但是指针未必指向Derived对象。

二、dynamic_cast（动态运行转换）示例代码如下：

转换引用：

//转换引用
int main(int argc, const char *argv[])
{
    Cat c;
    Dog d;
    Animal &base = c;//引用时必须初始化

    Cat &pc = dynamic_cast<Cat&>(base);
    cout << &pc << endl; 
    //test_result 0xbfebb0
    Dog &pd = dynamic_cast<Dog&>(base);
    cout << &pd << endl;
    //test_result  bad_cast 与指针不同
    return 0;
}

转换指针：

//转换指针
int main(int argc, const char *argv[])
{    
    Cat c;
    Dog d;
    Animal *base = &c;

    Cat *pc = dynamic_cast<Cat*>(base);
    cout << pc << endl; //打印指针的地址
    //test_result oxbf94b98c
    Dog *pd = dynamic_cast<Dog*>(base);
    cout << pd << endl;
    //test_result 0 //转化未成功
    return 0;
}

注意：与dynamic_cast一起使用的指针必须是有效的--它必须为NULL，或者指向一个对象

dynamic_cast的具体实现：
1、dynamic_cast涉及运行时类型检查。如果绑定到引用或者指针的对象不是目标类型的对象 ，则dynamic_cast失败；

a）若是转换到指针类型 的dynamic_cast失败， 则dynamic_cast的结果为 0；

b）若是转换到引用类型 的dynamic_cast失败， 则抛出一个 bad_cast类型的异常。

步骤：dynamic_cast操作符一次执行两次操作；
1：首先验证被请求的转换是否有效；
2、在转换有效的情况下，操作符才实际进行转换。

C++primer 4th给出了使用dynamic_cast操作符的标准实践。

//指针情况、
if(Derived *derivedPtr = dynamic_cast<Derived*>(basePtr)
{
    //转化成功
}
else
{
    //失败处理
}

引用情况：

//引用情况
try
    {
        const Derived &d = dynamic_cast<const Derived&>(b);
        //成功情况
    }
    catch(bad_cast)
    {
        //失败处理
    }

这段代码的逻辑是非常严密的：

Derived *derivedPtr 的作用域只存在于if语句中

不可能在dynamic_cast和测试转换结果之间插入代码，因此不可能在测试转换成功之前使用derivedPtr。

三、typeid运行时类型转换；

typeid的作用机制和dynamic_cast类似。示例代码如下：

int main(int argc, const char *argv[])
{
    Cat c;
    Dog d;
    cout << typeid(string).name() << endl;
    //类型名 
    cout << typeid(c).name() << endl;//3Cat
    cout << typeid(d).name() << endl;//3Dog
    Animal a;
    cout << typeid(a).name() << endl;//6Animal
    Animal *pa = &c;
    cout << typeid(*pa).name() << endl;//3Cat

    return 0;
}

只有当typeid的操作数满足以下两个条件时，才返回动态类型信息，
a）带有虚函数；
b）是类类型的对象。
另外，测试指针（相对于指针指向的对象）返回指针的静态的、编译时的类型。

 RTTI的实例:C++ RTTI的使用