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C++中typeid實(shí)現(xiàn)原理詳解

更新時(shí)間：2020年11月11日 11:24:28 作者：passion_wu128

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于C++中typeid實(shí)現(xiàn)原理的相關(guān)資料，文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來(lái)一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

最近看了boost::any類(lèi)源碼，其實(shí)現(xiàn)主要依賴(lài)typeid操作符。很好奇這樣實(shí)現(xiàn)的時(shí)間和空間開(kāi)銷(xiāo)有多大，決定探一下究竟。

VS2008附帶的type_info類(lèi)只有頭文件，沒(méi)有源文件，聲明如下：

class type_info {
public:
 virtual ~type_info();
 _CRTIMP_PURE bool __CLR_OR_THIS_CALL operator==(const type_info& rhs) const;
 _CRTIMP_PURE bool __CLR_OR_THIS_CALL operator!=(const type_info& rhs) const;
 _CRTIMP_PURE int __CLR_OR_THIS_CALL before(const type_info& rhs) const;
 _CRTIMP_PURE const char* __CLR_OR_THIS_CALL name(__type_info_node* __ptype_info_node = &__type_info_root_node) const;
 _CRTIMP_PURE const char* __CLR_OR_THIS_CALL raw_name() const;
private:
 void *_m_data;
 char _m_d_name[1];
 __CLR_OR_THIS_CALL type_info(const type_info& rhs);
 type_info& __CLR_OR_THIS_CALL operator=(const type_info& rhs);
 _CRTIMP_PURE static const char *__CLRCALL_OR_CDECL _Name_base(const type_info *,__type_info_node* __ptype_info_node);
 _CRTIMP_PURE static void __CLRCALL_OR_CDECL _Type_info_dtor(type_info *);
};

測(cè)試代碼：

#include <iostream>
using namespace std;
 
class Object
{
};
 
int main()
{
	Object obj;
	cout << "type name:" << typeid(obj).name() << endl;
	cout << "type raw name:" << typeid(obj).raw_name() << endl;
	if(typeid(obj) == typeid(Object))
	{
		cout << "type is equal" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "type is not equal" << endl;
	}
	return 0;
}

輸出：

type name:class Object
type raw name:.?AVObject@@
type is equal

在解釋每個(gè)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)原理前先開(kāi)看type_info類(lèi)的存儲(chǔ)方式。

typeid返回的是type_info的引用，這個(gè)類(lèi)不能拷貝，也不能自己構(gòu)造，所以每個(gè)類(lèi)最多只有一個(gè)type_info的數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)存放在哪里的呢？

用UltraEdit打開(kāi)exe文件，搜索“Object”，能找到這個(gè)字符串。再用PE工具打開(kāi)這個(gè)exe，發(fā)現(xiàn)這個(gè)字符串屬于data節(jié)（這是可讀可寫(xiě)的全局?jǐn)?shù)據(jù)段）。再把有typeid的代碼都注釋?zhuān)琍E文件中沒(méi)有了這個(gè)字符串。得出一個(gè)結(jié)論：

編譯器會(huì)為每一種typeid操作的類(lèi)型生成一份保存在數(shù)據(jù)段的type_info數(shù)據(jù)。

這份數(shù)據(jù)有多大呢？看下面這段代碼：

#include <iostream>
using namespace std;
 
class Object
{
};
 
int main()
{
	const type_info* p = &typeid(Object);
	cout << p << endl;
	return 0;
}

在cout那一行下斷點(diǎn)，查看到p的值為:

再看下這個(gè)類(lèi)的聲明，析構(gòu)函數(shù)為virtual類(lèi)型的，所以p的頭四字節(jié)為虛函數(shù)表。p+4為_(kāi)m_data，void*類(lèi)型，四個(gè)字節(jié)，調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)都是0，還不清楚其表示什么。

p+8為_(kāi)m_d_name，char類(lèi)型數(shù)組，存儲(chǔ)的是raw_name，每種類(lèi)型的raw_name大小不定長(zhǎng)，所以數(shù)組長(zhǎng)度為1?，F(xiàn)在type_info的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)已經(jīng)一目了然：

每種類(lèi)型的type_info數(shù)據(jù)長(zhǎng)度依賴(lài)于類(lèi)型名稱(chēng)，至少9個(gè)字節(jié)。

現(xiàn)在假設(shè)一個(gè)復(fù)雜的工程里面有50個(gè)類(lèi)型用了typeid操作符，平均每個(gè)type_info長(zhǎng)度為24，這些數(shù)據(jù)增加的PE大小為1200B，就1K左右。而現(xiàn)在的PE動(dòng)輒幾十M，所以這點(diǎn)空間開(kāi)銷(xiāo)根本不算什么。

再看看這些函數(shù)調(diào)用的開(kāi)銷(xiāo)：

raw_name函數(shù)直接返回_m_d_name的地址，非?？?；
name函數(shù)將_m_d_name存儲(chǔ)的字符串解碼成實(shí)際的名稱(chēng)，也是很快；
==操作符是比較raw_name是否相等，也是很快。

讀者可能會(huì)有兩點(diǎn)疑惑：

存儲(chǔ)的時(shí)候?yàn)槭裁床恢苯哟鎯?chǔ)成name呢？我想最大的原因是節(jié)省空間，比如double的raw_name為".N"，name為"double"多了四字節(jié)。
==操作符為什么不直接比較兩個(gè)type_info引用的地址是否相等呢？我也很疑惑，我看匯編碼發(fā)現(xiàn)它是比較raw_name。

備注：C++并沒(méi)有規(guī)定typeid實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)編譯器可能會(huì)不一樣，上述分析過(guò)程基于VS2008自帶的編譯器。

總結(jié)：typeid帶來(lái)的時(shí)間和空間開(kāi)銷(xiāo)是非常小的，不過(guò)使用的時(shí)候盡量不要違背開(kāi)放封閉原則。

到此這篇關(guān)于C++中typeid實(shí)現(xiàn)原理的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ typeid實(shí)現(xiàn)原理內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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