RTTI运行时类型识别typeid,type_info,dynamic_cast关建字

时间:2021-05-10 17:06:50

在C++中存在虚函数,也就存在了多态性,对于多 态性的对象,在程序编译时可能会出现无法确定对象的类型的情况。当类中含有虚函数时,其基类的指针就可以指向任何派生类的对象,这时就有可能不知道基类指针到底指向的是哪个对象的情况,类型的确定要在运行时利用运行时 类型标识做出。为了获得一个对象的类型可以使用typeid函数,该函数反回一个对type_info类对象的引用,要使用 typeid必须使用头文件<typeinfo>,因为typeid是一个反回类型为typ_info的引用的函数所以这里有必要先介绍一下 type_info类

5.1、typid函数:该函数的主要作用就是让用户知道当前的变量是什么类型的,比如使用typid(a).name()就能知道变量 a是什么类型的。因为typid()函数是一个反回类型为typid_info类型的函数,所以下面先对type_info类作下介绍

5.2、type_info类:该类的具体实现方式依编译器而定,但一般都有如下的成员定义 

class type_info

(

private:

type_info(const type_info &);

type_info& operator =(consttype_info&); //type_info类的复制构造函数和赋值运算符是私有的。 public:

virtual ~type_info(); //析构函数

bool operator = =(const type_info&) const;//在type_info类中重载了 ==运算符,该运算符可以比较两个对象的类型

是否相等。

bool operator !=(consttype_info&)const;            //重载的!=运算符,以比较两个对象的类型是否不相等

const char * name() const;   //使用得较多的成员函数name,该函数反回对象的类型的名字。前面使用的typeid(a).name()就调用了该成员函数

bool before(const type_info&);};

因为type_info类的复制构造函数和赋值运算符都是私有的,所以不允许用户自已创建type_info的类,比如type_info A;错误,没有默认的构造函数。唯一要使用type_info类的方法就是使用typeid函数。


5.3、typeid函数怎样创建type_info类的对象:该函数反回type_info类对象的引用,即形式为type_info& typid();因此 也可以说typid函数是type_info类的一个引用对象,可以访问type_info类的成员。但因为不能创建type_info类的 对象,而typeid又必须反回"一个类型为type_info类型的对象的引用",所以怎样在typeid函数中创建一个type_info 类的对象以便让函数反回type_info类对象的引用就成了问题。这可能是把typid函数声明为了 type_info类的友元 函数来实现的,默认构造函数是私有的并不能阻止该类的友元函数创建该类的对象。所以typeid函数如果是友元 的话就可以访问type_info类的私有成员,从而可以创建type_info类的对象,从而可以创建反回类型为type_info 类的引用。举个例子 class A{private:A(){} A(const A&){} A& operator =(constA&){} friend A& 这里把类 A 的默认构造函数,复制构造函数和赋值操作符定为私有从而防止创建类A的对象,但函数f()是类A的友元,所以 在函数f()中可以创建类A的对象。同时为了实现函数f()反回的对象类型是A的引用,就必须在函数f中创建一 个类A的对象以作为函数f的反回值,比如函数f可以这样定义A& f(){A ma; cout«”f’<<endl;return ma}。


5.4、因为typeid函数是type_info类的对象,也就是说可以用该函数访问type_info类的成员,即type_info类中重载的 ==和!=运算符,name()和 before()成员函数,比如 typid(a).naem()和 typid(a)= =typid(b)等等。


5.5、typeid函数的使用原理:该函数的形式为type_info&typeid(object)其中object是任何类型的对象,可以是内置类 型和用户创建的类类型。可以看出typeid即是一个函数,同时他也是type_info类的对象,即typeid可以访问类 type_info类的成员,也可以做为一个单独的函数来使用。做个简单的例子,比如

class A{private: A() {b=3 ;cout<<”A”<<endl;} //私有的默认构造函数 public: void name() {cout《,’NA,,<<endl;}int b;

friend Af();}; //函数f()是类A的友元,因此在f中可以创建类A的对象。

Af()       //函数f()在这里即是类A的一个对象,也是一个单独的函数。

{Am;//创建类A的对象,因为函数f是类A的友元,因此可以创建类A的对象

 cout<<,,F,,《endl; return m;}

main()

{ f().name(); //函数f()作为类A的对象使用,这里要注意程序的执行顺序,首先执行函数f()中的语句A m,因此 调用类A的默认构造函数输出A,然后执行A m;后面的语句,输出F,再然后调用类A中的 成员函数name输出NA. f(); }

 //函数f()单独作为函数使用。

我们创建一个类A,其中A的默认构造函数是私有的,也就是说不能用默认构造函数创建类A的对象。 函数f()是类A的友元,且反回一个类A的对象,因为f()函数是类A的友元,所以在函数f中可以用默认构造函 数创建类A的对象,这时函数f()同时是一个函数,也是类A的对象,因此也可以访问类A中的成员。


5.6、typeid函数使用方式一:使用type_info类中的name()成员函数反回对象的类型的名称。其方法为: typeid(object).name()其中object是要显示的对象的类型名,该函数反回的名字因编译器而定这里要注意的就是 使用方式一中提到的虚函数类型的问题即如果有类A,且有虚函数,类B,C,D都是从类A派生的,且都重 定义了类A中的虚函数,这时有类A的指针p,再把对象类B的对象的地址赋给指针p,则typeid(p).name()将反 回的类型将是A*,因为这里的p表示的是一个指针,该指针是类型为A的指针,所以反回A*,而typeid(*p).name() 将反回B,因为指针p是指向类B的对象的,而*p就表示的是类B的对象的类型,所以反回B。


5.7、typeid函数使用方式二:使用type_info类中重载的==与!=比较两个对象的类型是否相等。使用该方法需要调用 类type_info中重载的==和!=操作符,其使用方法为typid(object1)= =typid(object2);如果两个对象的类型相等则反 回1,如果不相等则为0。这种使用方法通常用于比较两个带有虚函数的类的对象是否相等,比如有类A,其中 定义有虚函数而类B,类C,类D,都是从类A派生而来的且重定义了该虚函数,这时有个类A的指针p和 p1,按照虚函数的原理,基类的指针可以指向任何派生类的对象,在这时就有可能需要比较两个指针是否指向同 一个对象,这时就可以这样使用typeid 了,typeid(*p)= =typeid(*p1);这里要注意的是typeid(*p)与typeid(p)是指的 不同的对象类型,typei%)表示的是p的类型,在这里p是一个指针,这个指针指向的是类A的对象,所以p的 类型是A*,而typeid(*p)则不一样,*p表示的是指针p实际所指的对象的类型,比如这里的指针p指向派生类B, 则typeid(*p)的类型为B。所以在测试两个指针的类型是否是相等时应使用*p,即typeid(*p)==typeid(*p1)。如果 是typeid(p)==typeid(p1)的话,则无论指针p和p1指向的什么派生类对象,他们都是相等的,因为都是A*的类 型。

6、强制类型转换运算符:C++有四种强制类型转换符,分别是dynamic_cast,const_cast,static_cast,reinterpret_cast。其 中dynamic_cast与运行时类型转换密切相关,在这里我们先介绍dynamic_cast,其他三种在后面介绍。

6.1、dynamic_cast强制转换运算符:该转换符用于将一个指向派生类的基类指针或引用转换为派生类的指针或引用, 注意dynamic_cast转换符只能用于含有虚函数的类,其表达式为dynamic_cast<类型>(表达式),其中的类型是指 把表达式要转换成的目标类型,比如含有虚函数的基类B和从基类B派生出的派生类D,则B *pb; D *pd, md; pb=&md;pd=dynamic<D*>(pb);最后一条语句表示把指向派生类D的基类指针pb转换为派生类D的指针,然后 将这个指针赋给派生类D的指针pd,有人可能会觉得这样做没有意义,既然指针pd要指向派生类为什么不 pd=&md;这样做更直接呢?有些时候我们需要强制转换,比如如果指向派生类的基类指针B想访问派生类D中 的除虚函数之外的成员时就需要把该指针转换为指向派生类D的指针,以达到访问派生类D中特有的成员的目 的,比如派生类D中含有特有的成员函数g(),这时可以这样来访问该成员dynamic_cast<D*>(pb)->g();因为 dynamic_cast转换后的结果是一个指向派生类的指针,所以可以这样访问派生类中特有的成员但是该语句不影 响原来的指针的类型,即基类指针pb仍然是指向基类B的。如果单独使用该指针仍然不能访问派生类中特有的成员。一般情况下不推见这样使用dynamic_cast转换符,因为dynamic_cast的转换并不会总是成功的,具体情况 在后面介绍。


6.2、dynamic_cast的注意事项:dynamic_cast转换符只能用于指针或者引用。dynamic_cast转换符只能用于含有虚函

数的类。dynamic_cast转换操作符在执行类型转换时首先将检查能否成功转换,如果能成功转换则转换之,如果 转换失败,如果是指针则反回一个0值,如果是转换的是引用,则抛出一个bad_cast异常,所以在使用dynamic_cast 转换之间应使用if语句对其转换成功与否进行测试比如pd=dynamic_cast<D*>(pb); if(pd){…}else{…},或者这 样测试 if(dynamic_cast<D*>(pb)){... }else{...}。


6.3、const_cast操作符:其表达式为const_cast〈类型>(表达式),其中类型指要把表达式转换为的目标类型。该操作符 用于改变const和volatile,const_cast最常用的用途就是删除const属性,如果某个变量在大多数时候是常量,而 在某个时候又是需要修改的,这时就可以使用const_cast操作符了。const_cast操作符不能改变类型的其他方面 他只能改变const或volatile,即const_cast不能把int改变为double,但可以把const int改变为int。const_cast只 能用于指针或引用。const_cast 的用法举例比如:int a=3; const int *b=&a; int* c;c=const_cast<int*>(b); *c=4; cout<<a<<*c;这时输出两个4,如果不使用const_cast转换符则常量指针*c的值是不能改变的,在这里使用 const_cast操作符,通过指针b就能改变常量指针和变量a的值。


6.4、static一cast操作符:该操作符用于非多态类型的转换任何标准转换都可以使用他,即static_cast可以把int转换 为double,但不能把两个不相关的类对象进行转换比如类A不能转换为一个不相关的类B类型。static_cast本 质上是传统c语言强制转换的替代品。


6.5、reinterpret一cast操作符:该操作符用于将一种类型转换为另一种不同的类型比如可以把一个整型转换为一个指 针,或把一个指针转换为一个整型,因此使用该操作符的危险性较高一般不应使用该操作符。