在 C 编程中，我们经常需要处理各种复杂的对象类型和继承层次结构。在某些情况下，我们需要在运行时了解对象的真实类型，并根据其类型执行相应的操作。这正是 RTTI（Run-Time Type Identification）的用武之地。
定义
RTTI 是 C 的一种特性，允许在程序运行时确定对象的类型信息。简单来说，它使我们能够在程序执行期间了解对象的实际类型。这对于处理多态对象、动态绑定和类型安全的操作非常重要。
使用方法
在C 中，我们通常使用两种主要的 RTTI 操作符：typeid 和 dynamic_cast。
typeid操作符
typeid 操作符用于获取一个对象/类型的类型信息。它返回一个 std::type_info 类型的对象，该对象包含有关表达式的类型信息。其中可读性强的是name方法获取类型名称。
使用案例如下：
代码语言：javascript复制struct Sound
{
int channels{1};
int channel_layout{0};
int bit_depth{32};
float** buffer{nullptr};
};
class Base {
public:
virtual ~Base() {}
};
class Derived : public Base {
};
void using_typeid()
{
using T = int;
std::cout << "name: " << typeid(T).name() << std::endl;//type
int a = 10;
std::cout << "name: " << typeid(a).name() << std::endl;//obj
using T1 = Sound;
std::cout << "name: " << typeid(T1).name() << std::endl;//type
Sound s;
std::cout << "name: " << typeid(s).name() << std::endl;//obj
Base baseObj;
Derived derivedObj;
std::cout << "Type of baseObj: t" << typeid(baseObj).name() << std::endl;
std::cout << "Type of derivedObj:t " << typeid(derivedObj).name() << std::endl;
auto sp_base = std::make_shared<Base>();
auto sp_derived =std::make_shared<Derived>();
std::shared_ptr<Base> sp_base_derived = std::make_shared<Derived>();
std::shared_ptr<Base> sp_base_derived_1 = std::shared_ptr<Base>(new Derived);
std::cout << "Type of sp_base:t " << typeid(sp_base).name() << std::endl;
std::cout << "Type of sp_derived:t " << typeid(sp_derived).name() << std::endl;
std::cout << "Type of sp_base_derived:t " << typeid(sp_base_derived).name() << std::endl;
std::cout << "Type of sp_base_derived 1:t " << typeid(sp_base_derived_1).name() << std::endl;
}dynamic_cast操作符
dynamic_cast操作符用于在继承层次结构中进行安全的向下转型（基类向子类转换）。如果转型不安全，dynamic_cast返回一个空指针（对于指针类型）或抛出std::bad_cast异常（对于引用类型）。
代码示例如下：
代码语言：javascript复制void using_dynamic_cast_ptr()
{
Base* base_derived_ptr = new Derived();
Derived* derivedPtr = dynamic_cast<Derived*>(base_derived_ptr);//success
Base* base_base_ptr = new Base();
Derived* derivedPtr1 = dynamic_cast<Derived*>(base_base_ptr);//failed
Derived* derived_derived_ptr = new Derived();
Derived* derivedPtr2 = dynamic_cast<Derived*>(derived_derived_ptr);//success
delete base_derived_ptr;
delete base_base_ptr;
delete derived_derived_ptr;
return ;
}
void using_dynamic_cast_ref()
{
Derived d;
Base& base_derived_ref =d;
Derived& derivedPtr = dynamic_cast<Derived&>(base_derived_ref);//success
//Base b;
//Base& base_base_ref = b;
//Derived& derivedref1 = dynamic_cast<Derived&>(base_base_ref);//runtime error
Derived dd;
Derived& derived_derived_ref = dd;
Derived& derivedref2 = dynamic_cast<Derived&>(derived_derived_ref);//success
return;
}
由如上代码可知，dynamic_cast仅支持指向子类的基类指针/引用向子类指针/引用转换、支持子类指针/引用向子类指针/引用的转换，不支持指向基类的基类指针/引用向子类指针/引用的转换。
注意事项
- 尽管RTTI提供了便利，但在性能敏感的场景中应该谨慎使用。频繁的RTTI操作可能会导致性能下降。
- 在设计面向对象的代码时，应该优先考虑使用虚函数和多态性，而不是依赖RTTI。这样可以提高代码的可维护性和可扩展性。
- 在使用dynamic_cast操作符时，务必进行适当的错误检查，以确保向下转型的安全性。
总结
运行时类型信息（RTTI）是C 语言中的一个强大特性，它允许我们在运行时获取对象的类型信息。通过typeid操作符和dynamic_cast操作符，可以方便地进行类型查询和安全的向下转型。但使用RTTI时需要谨慎，以确保代码的性能和安全性。
