RTTI和類型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符

1. RTTI

RTTI是 運(yùn)行階段類型識別 (Runtime Type Identification)的簡稱。該特性是為了程序在運(yùn)行階段確定對象類型提供一種標(biāo)準(zhǔn)方式。

1.1 RTTI的三個元素

由于只有包含虛函數(shù)的類層次結(jié)構(gòu)，才能將派生類對象的地址賦給基類指針，因此RTTI只適用包含虛函數(shù)的類。

• dynamic_cast運(yùn)算符將使用一個指向基類的指針來生成一個指向派生類的指針，否則，該運(yùn)算符返回0—空指針。
• typeid運(yùn)算符返回一個指出對象的類型的值。
• type_info結(jié)構(gòu)存儲了有關(guān)特定類型的信息。

1.1.1 dynamic_cast運(yùn)算符

dynamic_cast運(yùn)算符是RTTI中最常用的組件，其主要的功能是 確定是否可以安全地將對地址賦給特定類型的指針 ，如果可以則返回該特定類型的指針，如果不可以則返回0（空指針）。可以理解為dynamic_cast可以用來類型轉(zhuǎn)換，如果可安全轉(zhuǎn)換，則轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的類型指針，否則直接返回0（空指針）。其語法如下：

dynamic_cast< type_name > (expression)

例如下面的例子：

class Base{
    private:
    double val;
    public:
    Base(double a = 0):val(a){}
    virtial void show(){std::cout< "Base show！"< < std::endl();}
}

class BaseA:public: Base{
    BaseA(double a = 0):Base(a){}
    virtual void show(){std::cout < "BaseA show!"<

假設(shè)有下面的指針：

Base* bs = new Base;
Base* ba = new BaseA;
Base* bb = new BaseB;

對于下面類型的轉(zhuǎn)換：

BaseB* b1 = dynamic_cast

因此針對該例子，dynamic_cast常用的場景如下：

auto bs = new BaseX;//BaseX為Base、BaseA、BaseB中的任意一種類型,假設(shè)其具體類型只有在程序運(yùn)行過程中才能確定。
BaseA* pa;
if(pa = dynamic_cast

1.1.2 typeid運(yùn)算符

typeid運(yùn)算符能夠確定兩個對象是否為同種類型，其可以接受兩種參數(shù)：

• 類名；
• 結(jié)果為對象的表達(dá)式。

其返回一個type_info對象的引用，其實方法如下：

//需要包含頭文件#include< typeinfo >
A* a = new A;//A為一個類
if(typeid(A) == typeid(*a)){
    std::cout < < "a的類型為A"<

針對上例，若a是一個空指針，則typeid(*a)會引發(fā)bad_typeid異常，該異常類型是從exception類派生出來，也是在typeinfo中生聲明的。

1.1.3. type_info類

type_info類主要存儲了有關(guān)特定類型的信息，其中包含了一個name()成員，該成員函數(shù)主要用于調(diào)試，其需要與typeid搭配使用，使用方法如下：

//class A;
A* a = new A;
std::cout< typeid(*a).name()<

2. 類型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符

2.1 dynamic_cast

前面已經(jīng)介紹過其用法，該運(yùn)算符的主要用途是，使得 能夠在類層次結(jié)構(gòu)中進(jìn)行向上轉(zhuǎn)換 （即派生類到基類的轉(zhuǎn)換，由于該轉(zhuǎn)換是is-a的關(guān)系，所以該轉(zhuǎn)換是安全的），而不允許其他的轉(zhuǎn)換。

2.2 const_cast

const_cast運(yùn)算符用于執(zhí)行只有一種用途的類型轉(zhuǎn)化，即改變const或volatile，其語法與dynamic_cast相同：

const_cast < type_name > (expression)

如果類型的其他方面也被修改，則上述類型轉(zhuǎn)換將出錯，也就是說除了const或volatile特征（有或無）可以不同外，type_name和expression的類型必須相同。假設(shè)A和B,則有下面的轉(zhuǎn)換：

A a;
const A* pa = &a;
A* pa1 = const_cast< A* >(pa); //正確
const B* pb = const_cast< const B* >(pa);//錯誤

提供該運(yùn)算符的原因是，程序有時候可能需要一個這樣的值，它在大多數(shù)的時候是常量，而有時候又是可以修改的，在這種情況下，可以將這個值聲明為const，并在需要修改它的時候，使用const_cast。

2.3 static_cast

static_cast運(yùn)算符與其他類型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符的語法一樣：

static_cast < type_name > (expression)

static_cast將expression轉(zhuǎn)換為type_name類型，主要用于非多態(tài)類型之間的轉(zhuǎn)換，不提供運(yùn)行時的檢查來確保轉(zhuǎn)換的安全性。主要在以下幾種場合中使用：

• 用于類層次結(jié)構(gòu)中 ，基類和子類之間指針和引用的轉(zhuǎn)換；當(dāng)進(jìn)行上行轉(zhuǎn)換(把派生類的指針或引用轉(zhuǎn)換成基類表示)，這種轉(zhuǎn)換是安全的；當(dāng)進(jìn)行下行轉(zhuǎn)換（把基類的指針或引用轉(zhuǎn)換成派生類表示），這種轉(zhuǎn)換是不安全的，也需要程序員來保證；
• 用于基本數(shù)據(jù)類型之間的轉(zhuǎn)換 ，如把int轉(zhuǎn)換成char，把int轉(zhuǎn)換成enum等等，這種轉(zhuǎn)換的安全性需要程序員來保證；
• 把void指針轉(zhuǎn)換成目標(biāo)類型的指針 ，是極其不安全的，也需要程序員來保證；

2.4 reinterpret_cast

reinterpret_cast運(yùn)算符與其他類型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符的語法一樣：

reinterpret_cast < type_name > (expression)

reinterpret_cast運(yùn)算符用于天生危險的類型轉(zhuǎn)換，因為其允許將任何指針類型轉(zhuǎn)換為其它的指針類型。reinterpret_cast運(yùn)算符并不會改變括號中運(yùn)算對象的值，而是對該對象從位模式上進(jìn)行重新解釋 。它主要用于將一種數(shù)據(jù)類型從一種類型轉(zhuǎn)換為另一種類型。

例如，它可以將一個指針轉(zhuǎn)換成一個整數(shù)，也可以將一個整數(shù)轉(zhuǎn)換成一個指針，然而，其并不支持所有類型的轉(zhuǎn)換，例如，可以將指針類型轉(zhuǎn)換為足以存儲指針表示的整形，但不能將指針轉(zhuǎn)換為更小的整形或浮點型。