观点有一些值得商榷的地方
关于typeid和RTTI的问答
问:在c++里怎么能知道一个变量的具体类型,如:c#里的typeof.还有我怎么知道一个变量的类型是某个类型的子类,也就是实现关键字IS
答:
1。运行时获知变量类型名称,可以使用 typeid(变量).name,需要注意不是所有编译器都输出"int"、"float"等之类的名称,对于这类的编译器可以这样使用:float f = 1.1f; if( typeid(f) == typeid(0.0f) ) ……
2。对于多态类实例,想得到实际的类名称,需要使用到RTTI,这需要在编译的时候加上参数"/GR"。
3。对于普通变量,既然是自己写的,那当然也就应该知道它的类型,其实用不着运行时获知;对于多态类实例,既然需要运行时获知实际类型,那么就说明这里不具有多态性,既然没有多态性就不应该抽象它,这属于设计错误,总之,我认为RTTI是多余的。
4。对于多态类实例,使用 typeid(value) == typeid(value)来判断,不如使用 dynamic_cast 来判断,它们的原理是一样的。
事例代码:
#include
using namespace std;
int main( void )
{
// sample 1
cout << typeid(1.1f).name() << endl;
// sample 2
class Base1
{
};
class Derive1 : public Base1
{
};
Derive1 d1;
Base1& b1 = d1;
cout << typeid(b1).name() << endl; // 输出"class Base1",因为Derive1和Base1之间没有多态性
// sample 3, 编译时需要加参数 /GR
class Base2
{
virtual void fun( void ) {}
};
class Derive2 : public Base2
{
};
Derive2 d2;
Base2& b2 = d2;
cout << typeid(b2).name() << endl; // 输出"class Derive2",因为Derive1和Base1之间有了多态性
// sample 4
class Derive22 : public Base2
{
};
// 指针强制转化失败后可以比较指针是否为零,而引用却没办法,所以引用制转化失败后抛出异常
Derive2* pb1 = dynamic_cast(&b2);
cout << boolalpha << (0!=pb1) << endl; // 输出"true",因为b2本身就确实是Derive2
Derive22* pb2 = dynamic_cast(&b2);
cout << boolalpha << (0!=pb2) << endl; // 输出"true",因为b2本身不是Derive2
try {
Derive2& rb1 = dynamic_cast(b2);
cout << "true" << endl;
} catch( bad_cast )
{
cout << "false" << endl;
}
try {
Derive22& rb2 = dynamic_cast(b2);
cout << "true" << endl;
} catch( ... ) // 应该是 bad_cast,但不知道为什么在VC++6.0中却不行
{
cout << "false" << endl;
}
return 0;
}
posted on 2004-09-13 22:45 周星星 阅读(2278) 评论(9) 编辑 收藏
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MFC六大关键技术之运行时类型识别
运行时类型识别(RTTI)即是程序执行过程中知道某个对象属于某个类,我们平时用C++编程接触的RTTI一般是编译器的RTTI
运行时类型识别(RTTI)即是程序执行过程中知道某个对象属于某个类,我们平时用C++编程接触的RTTI一般是编译器的RTTI,即是在新版本的VC++编译器里面选用“使能RTTI”,然后载入typeinfo.h文件,就可以使用一个叫typeid()的运算子,它的地位与在C++编程中的sizeof()运算子类似的地方(包含一个头文件,然后就有一个熟悉好用的函数)。typdid()关键的地方是可以接受两个类型的参数:一个是类名称,一个是对象指针。所以我们判别一个对象是否属于某个类就可以象下面那样:
if (typeid (ClassName)== typeid(*ObjectName)){
((ClassName*)ObjectName)->Fun();
}
象上面所说的那样,一个typeid()运算子就可以轻松地识别一个对象是否属于某一个类,但MFC并不是用typeid()的运算子来进行动态类型识别,而是用一大堆令人费解的宏。很多学员在这里很疑惑,好象MFC在大部分地方都是故作神秘。使们大家编程时很迷惘,只知道在这里加入一组宏,又在那儿加入一个映射,而不知道我们为什么要加入这些东东。
其实,早期的MFC并没有typeid()运算子,所以只能沿用一个老办法。我们甚至可以想象一下,如果MFC早期就有template(模板)的概念,可能更容易解决RTTI问题。
所以,我们要回到“古老”的年代,想象一下,要完成RTTI要做些什么事情。就好像我们在一个新型(新型到我们还不认识)电器公司里面,我们要识别哪个是电饭锅,哪个是电磁炉等等,我们要查看登记的各电器一系列的信息,我们才可以比较、鉴别,那个东西是什么!
要登记一系列的消息并不是一件简单的事情,大家可能首先想到用数组登记对象。但如果用数组,我们要定义多大的数组才好呢,大了浪费空间,小了更加不行。所以我们要用另一种数据结构——链表。因为链表理论上可大可小,可以无限扩展。
链表是一种常用的数据结构,简单地说,它是在一个对象里面保存了指向下一个同类型对象的指针。我们大体可以这样设计我们的类:
struct CRuntimeClass
{
……类的名称等一切信息……
CRuntimeClass * m_pNextClass;//指向链表中下一CRuntimeClass对象的指针
};
链表还应该有一个表头和一个表尾,这样我们在查链表中各对象元素的信息的时候才知道从哪里查起,到哪儿结束。我们还要注明本身是由哪能个类派生。所以我们的链表类要这样设计:
struct CRuntimeClass
{
……类的名称等一切信息……
CRuntimeClass * m_pBaseClass;//指向所属的基类。
CRuntimeClass * m_pNextClass;//定义表尾的时候只要定义此指针为空就可以 了。
static CRuntimeClass* pFirstClass;//这里表头指针属于静态变量,因为我们知道static变量在内存中只初始化一次,就可以为各对象所用!保证了各对象只有一个表头。
};
有了CRuntimeClass结构后,我们就可以定义链表了:
static CRuntimeClass classCObject={NULL,NULL};//这里定义了一个CRuntimeClass对象,
因为classCObject无基类,所以m_pBaseClass为NULL。因为目前只有一个元素(即目前没有下一元素),所以m_pNextClass为NULL(表尾)。
至于pFirstClass(表头),大家可能有点想不通,它到什么地方去了。因为我们这里并不想把classCObject作为链表表头,我们还要在前面插入很多的CRuntimeClass对象,并且因为pFirstClass为static指针,即是说它不是属于某个对象,所以我们在用它之前要先初始化:
CRuntimeClass* CRuntimeClass::pFirstClass=NULL;
现在我们可以在前面插入一个CRuntimeClass对象,插入之前我得重要申明一下:如果单纯为了运行时类型识别,我们未必用到m_pNextClass指针(更多是在运行时创建时用),我们关心的是类本身和它的基类。这样,查找一个对象是否属于一个类时,主要关心的是类本身及它的基类:
CRuntimeClass classCCmdTarget={ &classCObject, NULL};
CRuntimeClass classCWnd={ &classCCmdTarget ,NULL };
CRuntimeClass classCView={ &classCWnd , NULL };
好了,上面只是仅仅为一个指针m_pBaseClass赋值(MFC中真正CRuntimeClass有多个成员变量和方法),就连接成了链表。假设我们现在已全部构造完成自己需要的CRuntimeClass对象,那么,这时候应该定义表头。即要用pFirstClass指针指向我们最后构造的CRuntimeClass对象——classCView。
CRuntimeClass::pFirstClass=&classCView;
现在链表有了,表头表尾都完善了,问题又出现了,我们应该怎样访问每一个CRuntimeClass对象?要判断一个对象属于某类,我们要从表头开始,一直向表尾查找到表尾,然后才能比较得出结果吗。肯定不是这样!
大家可以这样想一下,我们构造这个链表的目的,就是构造完之后,能够按主观地拿一个CRuntimeClass对象和链表中的元素作比较,看看其中一个对象中否属于你指定的类。这样,我们需要有一个函数,一个能返回自身类型名的函数GetRuntimeClass()。
上面简单地说一下链表的过程,但单纯有这个链表是没有任何意义。回到MFC中来,我们要实现的是在每个需要有RTTI能力的类中构造一个CRuntimeClass对象,比较一个类是否属于某个对象的时候,实际上只是比较CRuntimeClass对象。
如何在各个类之中插入CRuntimeClass对象,并且指定CRuntimeClass对象的内容及CRuntimeClass对象的链接,这里起码有十行的代码才能完成。在每个需要有RTTI能力的类设计中都要重复那十多行代码是一件乏味的事情,也容易出错,所以MFC用了两个宏代替这些工作,即DECLARE_DYNAMIC(类名)和IMPLEMENT_DYNAMIC(类名,基类名)。从这两个宏我们可以看出在MFC名类中的CRuntimeClass对象构造连接只有类名及基类名的不同!
到此,可能会有朋友问:为什么要用两个宏,用一个宏不可以代换CRuntimeClass对象构造连接吗?个人认为肯定可以,因为宏只是文字代换的游戏而已。但我们在编程之中,头文件与源文件是分开的,我们要在头文件头声明变量及方法,在源文件里实具体实现。即是说我们要在头文件中声明:
public:
static CRuntimeClass classXXX //XXX为类名
virtual CRuntime* GetRuntimeClass() const;
然后在源文件里实现:
CRuntimeClass* XXX::classXXX={……};
CRuntime* GetRuntimeClass() const;
{ return &XXX:: classXXX;}//这里不能直接返回&classXXX,因为static变量是类拥有而不是对象拥有。
我们一眼可以看出MFC中的DECLARE_DYNAMIC(类名)宏应该这样定义:
#define DECLARE_DYNAMIC(class_name) public: static CRuntimeClass class##class_name;
virtual CRuntimeClass* GetRuntimeClass() const;
其中##为连接符,可以让我们传入的类名前面加上class,否则跟原类同名,大家会知道产生什么后果。
有了上面的DECLARE_DYNAMIC(类名)宏之后,我们在头文件里写上一句:
DECLARE_DYNAMIC(XXX)
宏展开后就有了我们想要的:
public:
static CRuntimeClass classXXX //XXX为类名
virtual CRuntime* GetRuntimeClass() const;
对于IMPLEMENT_DYNAMIC(类名,基类名),看来也不值得在这里代换文字了,大家知道它是知道回事,宏展开后为我们做了什么,再深究真是一点意义都没有!
有了此链表之后,就像有了一张存放各类型的网,我们可以轻而易举地RTTI。CObject有一个函数BOOL IsKindOf(const CRuntimeClass* pClass) const;,被它以下所有派生员继承。
此函数实现如下:
BOOL CObject::IsKindOf(const CRuntimeClass* pClass) const
{
CRuntimeClass* pClassThis=GetRuntimeClass();//获得自己的CRuntimeClass对象指针。
while(pClassThis!=NULL)
{
if(pClassThis==pClass) return TRUE;
pClassThis=pClassThis->m_pBaseClass;//这句最关键,指向自己基类,再回头比较,一直到尽头m_pBaseClass为NULL结束。
}
return FALSE;
}
说到这里,运行时类型识别(RTTI)算是完成了。写这篇文章的时候,我一直重感冒。我曾一度在想,究竟写这东西是为了什么。因为如果我把这些时间用在别的地方(甚至帮别人打打字),应该有数百元的报酬。
是什么让“嗜财如命”的我继续写下去?我想,无非是想交几个计算机的朋友而已。计算机是大家公认高科技的东西,但学习它的朋友大多只能默默无闻,外界的朋友也不知道怎么去认识你。程序员更不是“潮流”的东西,更加得不到别人的认可。
有一件个人认为很典型的事情,有一天,我跟一个朋友到一个单位里面。里面有一个女打字员。朋友看着她熟练的指法,心悦诚服地说:“她的电脑水平比你的又高了一个很高的层次!”,那个女的打字高手亦自豪地说:“我靠电脑为生,电脑水平肯定比你(指笔者)的好一点!换着是你,如果以电脑为生,我也不敢说好过你!”。虽然我想声明我是计算机专业的,但我知道没有理解,所以我只得客气地点头。
选择电脑“潮流”的东西实际是选择了平凡,而选择做程序员就是选择了孤独!幸好我不是一个专门的程序员,但即使如此,我愿意做你们的朋友,因为我爱你们!
http://www.yesky.com/SoftChannel/72342371928702976/20050228/1915827.shtml
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首先,很不好意思的说明,我还正在看C++ language programming,但还没有看到关于RTTI的章节。另外,我也很少使用C++ RTTI的特性。所以对RTTI的理解仅限于自己的摸索和思考。如果不正确,请大家指正。
RTTI特性是C++语言加入较晚的特性之一。和其他语言(比如JAVA)相比,C++的RTTI能力算是非常差的。这与C++的设计要求应该有重要的关系:性能。没错,性能的因素使得C++的很多地方不能称的上完美,但是也正因为如此,在高级通用语言里面,只有C能和C++的性能可以相提并论。
1:typeid的研究
在C++中,似乎与RTTI相关的只有一个东西,就是dynamic_cast,本来我认为typeid是RTTI的一部分,但是我的实验表明,并非如此。typeid的操作是在编译时期就已经决定的了。下面的代码可以证明:
#include
#include
class A
{
};
class B:public A
{
};
int main()
{
A *pa;
B b,*pb;
pb = &b;
pa = pb;
std::cout<<"Name1:"
<< (typeid(pa).name())
<<"/tName2:"
<<(typeid(pb).name())
<<:endl;< p="">
std::cout<<"pa == pb:"<< (typeid(pa) == typeid(pb))<<:endl;
return 0;
}
typeid根本不能判别pa实际上是一个B*。换句话说,typeid是以字面意思去解释类型,不要指望它能认出一个void*实际上是int*(这个连人也做不到:P)。实际上实用价值不大。
当然,在某些特殊地方,也是能够有些效用的,比如模板。
template
void test(T t)
{
if(typeid(t) == typeid(char *))
{
// 对char *特殊处理
}
//...
}
如果编译器优化的好的话,并不会产生废代码,因为typeid编译时期就可以决定了。
2:dynamic_cast
抱歉现在才讲到正题,我对dynamic_cast第一印象就是,它究竟是怎么实现的呢?经过一些思考,我认为最简单的方案就是将信息保存在vtable里,它会占用一个vtalbe表的项目。实验和书籍也证明了这一点。但是就会有一个问题,没有vtable的类怎么办?内建类型怎么办?其实,没有vtable的类,它不需要多态,它根本就不需要RTTI,内建类型也一样。这就是说,dynamic_cast只支持有虚函数的类。而且, dynamic_cast不能进行non_base_class *到 class T*的转换,比如void * --> class T *,因为它无法去正确获得vtable。
这样,dynamic_cast的意义和使用方法就很清楚了,它是为了支持多态而存在的。它用于实现从基类到派生类的安全转换。同时它也在绝大多数情况下避免了使用static_cast--不安全的类型转换。
3:结论
C++ 的RTTI机制虽然简单,或者说简陋,但是它使得静态类型转换变得无用了。这也是C++的一个不可缺少的机制。在未来,如果C++能够提供可选的更强的RTTI机制,就像JAVA里的那样,这种语言可以变得更加强大。当然,到时如何提供不损失性能的 RTTI机制,更是一个值得深入研究的话题了。
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