Code
#include <iostream>
#include <typeinfo>
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {}
~Base() {}
virtual void Print() {
cout << "Base" << endl;
}
int b;
};
class Derive : public Base {
public:
virtual void Print() {
cout << "Derive" << endl;
}
int d;
};
int main(int argc, char** argv) {
Base* bb = new Derive();
cout << "Output0: " << typeid(bb).name() << endl;
cout << "Output1: " << typeid(*bb).name() << endl;
cout << "Output2: " << dynamic_cast<Derive*>(bb) << endl;
cout << "Output3: " << dynamic_cast<Derive*>(new Base()) << endl;
return 0;
}
Output
xiaoju@XiaojuVM ~/self_src/demo/cpp $ g++ -g hello.cpp
xiaoju@XiaojuVM ~/self_src/demo/cpp $ ./a.out
Output0: P4Base
Output1: 6Derive
Output2: 0x13e8040
Output3: 0
RTTI 的两种方式
typeid
typeid是c++进行类型识别的运算符，返回一个type_info用于描述对应参数的类型信息，type_info核心定义如下
class type_info
{
public:
virtual ~type_info();
/** Returns an @e implementation-defined byte string; this is not
* portable between compilers! */
const char* name() const ;
/** Returns true if @c *this precedes @c __arg in the implementation's
* collation order. */
bool before(const type_info& __arg) ;
bool operator==(const type_info& __arg) const;
bool operator!=(const type_info& __arg) const ;
protected:
const char *__name;
};
- 编译期类型识别 类似于Output0，编译期编译器就知道bb的类型是指向Base的指针了，编译期就知道typeid的返回是什么
- 运行期类型识别 类似于Output1，由于Derive继承Base实现了多态，编译期无法确定*bb的类型是Derive还是Base,只有等到运行时才知道，才可以确定typeid的返回
dynamic_cast
dynamic_cast是c++进行类型转换的运算符，可以安全的进行父类指针的向下类型转换
若父类指针无法转型为对应子类，则返回一个NULL指针，类似于Output3，否则，返回对应子类类型指针，类似于Output2
底层实现
内存布局
内存布局分析
首先通过gdb看一下vtbl位置
(gdb) l
21 int d;
22 };
23
24 int main(int argc, char** argv) {
25 Base* bb = new Derive();
26 cout << "Output0: " << typeid(bb).name() << endl;
27 cout << "Output1: " << typeid(*bb).name() << endl;
28 cout << "Output2: " << dynamic_cast<Derive*>(bb) << endl;
29 cout << "Output3: " << dynamic_cast<Derive*>(new Base()) << endl;
30 return 0;
(gdb) p *bb
$1 = {_vptr.Base = 0x400e60 <vtable for Derive+16>, b = 0}
(gdb) p bb
$2 = (Base *) 0x603040
(gdb)
可以看到，bb的值0x603040，vptr是0x400e60，由于vtbl位于.rodata只读数据段，下面通过objdump看一下.rodata只读数据段内容
可以看到vptr[0]位置（0x400e60处）代表第一个虚函数的函数地址，具体的函数地址应该是0x400d1e(字节序)，通过objdump反汇编可以看到具体二进制代码
xiaoju@XiaojuVM ~/self_src/demo/cpp $ objdump -S -j .text a.out
0000000000400d1e <_ZN6Derive5PrintEv>:
class Derive : public Base {
public:
virtual void Print() {
400d1e: 55 push %rbp
400d1f: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
400d22: 48 83 ec 10 sub $0x10,%rsp
400d26: 48 89 7d f8 mov %rdi,-0x8(%rbp)
cout << "Derive" << endl;
400d2a: be 15 0e 40 00 mov $0x400e15,%esi
400d2f: bf e0 20 60 00 mov $0x6020e0,%edi
400d34: e8 47 fc ff ff callq 400980 <_ZStlsISt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIcT_ES5_PKc@plt>
400d39: be d0 09 40 00 mov $0x4009d0,%esi
400d3e: 48 89 c7 mov %rax,%rdi
400d41: e8 7a fc ff ff callq 4009c0 <_ZNSolsEPFRSoS_E@plt>
}
400d46: c9 leaveq
400d47: c3 retq
同时可以看到，vptr[-1]位置（0x400e58处)代表bb实际指向数据类型的type_info的地址，为0x400ed0，因此可以证明，类的type_info信息，与vtbl一样，是保存在.rodata只读数据段的
在0x400ed0处，第一个word是0x602210，代表type_info的vptr，第二个word 0x400ec0，代表 __name 成员变量（char*类型）的值，可见，__name所指向的字符串为6Derive，为Derive类型的类型名。
实现原理
- typeid 运行时类型识别 编译器将
typeid(*bb)
转化为
*((type_info*)bb->vptr[-1])
若bb实际指向类型为Base，则bb->vptr指向Base的vtbl，bb->vptr[-1]指向Base的type_info
若bb实际指向类型为Derive，则bb->vptr指向Derive的vtbl，bb->vptr[-1]指向Derive的type_info
依此实现运行时进行类型识别
- dynamic_cast 编译器将
dynamic_cast<Derive*>(bb)
转化为
Derive* dynamicCast(Base* bb) {
const type_info& bb_type = *((type_info*)bb->vptr[-1]); // 获取bb实际指向数据类型信息
if (bb_type == typeid(Derive)) {
return (Derive*)bb;
}
return NULL;
}
核心实现逻辑大致如此，内部细节定有不同
