C++：使用类型信息测试类继承

Question

我有一个指向多态类型的指针 p，还有一个在同一继承体系中的类的 type_info ti。

如果我只是比较 typeid(*p) == ti，那么我可以在运行时测试指针是否指向该类的直接实例。

是否有类似的方法使用 C++ 的 RTTI 来测试 *p 是否继承自该类？

- David Given

Answer 1

在标准C++中无法实现这一点。但是，如果您使用的是具有Itanium C++ ABI¹的实现，则可以执行此操作，例如：

#include <iostream>
#include <typeinfo>
#include <cxxabi.h>
#include <memory>

class base {
protected:
  base() {
  }
public:
  static bool check(const std::type_info& p) {
    // Find the real type_info for single inheritance non virtual 
    const __cxxabiv1::__si_class_type_info* test = dynamic_cast<const __cxxabiv1::__si_class_type_info*>(&p);
    return test ? typeid(base) == *test->__base_type : false;
  }

  virtual ~base() {}
};

class der : public base {
};

class foo {};

int main() {
  der d;
  foo f;

  std::cout << base::check(typeid(d)) << "\n";
  std::cout << base::check(typeid(f)) << "\n";
}

这里之所以可行，是因为该类型具有单一的非虚拟继承基类。但是，您可以通过小心谨慎地使用类似的 dynamic_casts 来支持更多情况。

虽然在这些特定情况下可能是可行的，但我认为您正在解决错误的问题 - 基于 std::map 的解决方案更具可移植性，避免了依赖于这样的实现细节。 ¹名称令人困惑，它是一个相当庞大的编译器/架构列表，不仅仅是Itanium。

- Flexo

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我没有，唉（我甚至没有STL）。我以为这是答案，但是找不到任何明确的陈述。哦，那么就用自定义RTTI吧... - David Given

@DavidGiven - 可能是你的实现具有类似的ABI。 - Flexo

Answer 2

是的，你可以使用 dynamic_cast<> 来实现这个目的。如果你尝试将其转换为 Base*，它会执行一个运行时检查，以查看你的类是否真的是从 Base（或直接是一个 Base）派生来的。如果失败，dynamic_cast<> 将返回 nullptr。例如：

struct Base {
     virtual ~Base() {}
};

struct AnotherBase {
     virtual ~Base() {}
};

struct Derived : Base {};


Base * basePtr = new Base();
Base * derivedPtr = new Derived();
AnotherBase * anotherBasePtr = new Base();

// is derivedPtr a pointer to a class derived from AnotherBase ?
AnotherBase* test2 = dynamic_cast<AnotherBase*>(derivedPtr);    // test2 == nullptr

// is basePtr a pointer to a class derived from Derived ?
Derived * test3 = dynamic_cast<Derived*>(basePtr);    // test3 == nullptr

侧节点：

• 如果使用dynamic_cast<>来转换指针，它会返回nullptr或转换后的指针。

• 但是，当使用dynamic_cast<>来转换引用时，如果失败，它会抛出一个异常。

• dynamic_cast<>的运行时检查仅适用于多态类型。如果您的基类不包含任何虚函数（=非多态），则无法安全地将Base*转换为Derived*。

- Frédéric Terrazzoni

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很不幸，dynamic_cast<>只能在编译时知道类是什么的情况下使用。但我不知道：我只有一个关于该类的 type_info。我实际上不需要转换指针，只需要确定所指向的对象是否继承自我拥有 type_info 的类。 - David Given

@DavidGiven，我误解了你的问题。所以不行，但是你可以创建一个map<typeinfo*，dynamic_cast_wrapper>，让你做想做的事情。如果你有兴趣，告诉我，我会发布详细的答案。 - Frédéric Terrazzoni

没问题，谢谢；我已经有一个自定义RTTI的计划来完成这个任务，但是想先检查一下是否真的需要它。 - David Given

我刚想到，无论如何我的建议都有一部分是错误的。像我建议的那样正确包装dynamic_cast并不容易！ - Frédéric Terrazzoni

很久以前就有人问过这个问题了.. 我想知道新的C++标准是否有一些扩展可以涵盖这个问题？ - Markus

Answer 3

非常感谢Flexo。我已经研究了C++ ABI有一段时间了。经过一个小时的工作，我得到了这个演示：http://pastebin.com/j7DYY5ej。这里是一个检查某些情况下继承的代码。我为这些类型实现了运算符==、!=、<、>、<=、>=。我计划改进这种类型方程的方式，并在我的项目中使用它。 请注意，我在Linux下使用了G++ 4.8。

- cppist