没有运行时类型信息的类身份识别

Question

我在互联网上找到了一个简单的解决方案，用于创建一个没有内置C++ RTTI 的身份类。

template <typename T>
class Identity {
public:
    static int64_t id()
    {
        static int64_t dummy;
        return reinterpret_cast<int64_t>(&dummy);
    }
};

当我们需要一些类的ID时，我们只需使用：

Identity<OurClass>::id();

我在想，这种情况是否会发生碰撞？它能否返回不同类别的相同ID，或者相同类别的不同ID？我已经尝试在g++中使用不同的优化值运行了此代码，一切似乎都正常。

- pproger

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原则上是可以的。但不能保证函数指针和“int”类型的大小相同。 - Oliver Charlesworth

这与我的兴趣相关... - Tom Knapen

为了避免上述问题，最好在静态成员函数模板中放置一个静态的int变量，并返回指向它的指针。编译器将会优化该函数。 - Electro

好的，如果我们假设指针可以处理为整数？我会编辑这段代码... - pproger

@pproger：嗯，这样稍微好一些了，但不是良好定义的C++。在你的模板中只需要一个静态的int即可。 - Electro

Answer 1

首先：有一种专门用于包含指针的整数类型：

• intptr_t
• 在 C++11 中还有 uintptr_t

其次，尽管在gcc中它们实际上相等，但对象指针和函数指针（或成员指针）的大小可能是不同的。因此，最好使用特定的对象而不是方法本身（以符合标准）。

第三，它只给你身份识别，而RTTI则更具丰富性，因为它了解给定对象可以强制转换为的所有子类，甚至允许跨虚继承的强制转换或跨越多层继承链的强制转换。

尽管如此，我认为已经纠正过的版本仍然可能是有用的：

struct Foo {
    static intptr_t Id() {
        static boost::none_t const Dummy = {};
        return reinterpret_cast<intptr_t>(&Dummy);
    }
};

在继承结构中，可以使用一个返回该对象ID的虚函数。

为了完整起见，我提到Clang和LLVM有他们自己的处理对象识别的方式而无需RTTI。您可能希望阅读关于它们实现isa，cast和dyn_cast的方法这里。

- Matthieu M.

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谢谢，但我不明白，为什么对象指针的大小和函数指针的大小可能不同？你能举个例子吗？ - pproger

@pproger：虚成员函数指针的大小通常与普通指针不同。然而，这取决于编译器，您可以在这篇优秀的codeproject文章中了解更多信息：http://www.codeproject.com/Articles/7150/Member-Function-Pointers-and-the-Fastest-Possible - Tommy Andersen

@TommyA 我们这里没有任何虚函数。我们是从静态函数中获取指针的。 - pproger

@pproger：标准为编译器留下了余地。在使用VC++时，成员函数指针可能会比常规指针大4倍，而在gcc上它们的大小始终相同，因为gcc创建了一个“跳板”，即一个小型（未命名）函数，在调用您实现的真实函数之前执行必要的调整。这只是在考虑可移植性时需要记住的一些事情。 - Matthieu M.

Answer 2

这个解决方案将函数指针转换为一个 int。虽然在实践中 sizeof(void *) == sizeof(void (*)()) <= sizeof(int)，但不能保证该指针适合于一个 int。

编辑：我的错误。在 x86_64 上，sizeof(int) = 4，sizeof(void (*)()) = 8，因此可能会发生冲突并且是不可预测的。

您可以将其转换为适当大小的整数，但从理论上讲仍然是未定义行为。

- KAction

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在实践中并不总是如此；请在x86-64上尝试。 - Oliver Charlesworth

Answer 3

这个版本避免了未定义的行为（和编译器警告）：

template <typename T>
class Identity {
public:
    static const int* id() { static const int id = 0; return &id; }
};

- Electro

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谁知道呢。你可能会问，为什么他不使用本地RTTI，结果相同） - pproger