RTTI、dynamic_cast、typeid、类与类之间的关系uml

一、RTTI

Run-time type information (RTTI) is a mechanism that allows the type of an object to be determined during program execution.

There are three main C++ language elements to run-time type information:

  • The dynamic_cast operator.

    Used for conversion of polymorphic types.

  • The typeid operator.

    Used for identifying the exact type of an object.

  • The type_info class.

    Used to hold the type information returned by the typeid operator.

    class type_info {
    public:

    virtual ~type_info();
        bool operator==(const type_info& rhs) const;
        bool operator!=(const type_info& rhs) const;
        int before(const type_info& rhs) const;
        const char* name() const;
        const char* raw_name() const;

    private:

    void *_m_data;
        char _m_d_name[1];
        type_info(const type_info& rhs);
        type_info& operator=(const type_info& rhs);
        static const char _Name_base(const type_info *,__type_info_node* __ptype_info_node);

    };

    The result of typeid is a const type_info&. The value is a reference to a type_info object that represents either the type-id or the type of the expression,
    depending on which form of typeid is used.

    为了支持RTTI,为每一个多态类创建一个type_info 对象(静态数据区),并把其地址保存到vtable中的固定位置(一般为第一个位置)(取决于具体编译器实现,标准并没有规定)。

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    #include <iostream>
    using namespace std;

    class Shape
    {
    public:
        virtual void Draw() = 0;
        virtual ~Shape() {}
    };

    class Circle : public Shape
    {
    public:
        void Draw()
        {
            cout << "Circle Draw ..." << endl;
        }
    };

    class Square : public Shape
    {
    public:
        void Draw()
        {
            cout << "Square Draw ..." << endl;
        }
    };

    int main(void)
    {
        Shape *p;
        Circle c;

    p = &c;
        p->Draw();

    //使用dynamic_cast 的条件
        //1、开启运行时类型信息;2、应用在具有多态关系的继承体系上;
        if (dynamic_cast<Circle *>(p))
        {
            cout << "p is point to a Circle object" << endl;
            Circle *cp = dynamic_cast<Circle *>(p);     // 安全向下转型
            cp->Draw(); //效率没有 p->Draw(); 高
        }
        else if (dynamic_cast<Square *>(p))
        {
            cout << "p is point to a Square object" << endl;
        }
        else
        {
            cout << "p is point to a Other object" << endl;
        }

    cout << typeid(*p).name() << endl;
        cout << typeid(Circle).name() << endl;
        if (typeid(Circle).name() == typeid(*p).name())
        {
            cout << "p is point to a Circle object" << endl;
            ((Circle *)p)->Draw();
        }
        else if (typeid(Square).name() == typeid(*p).name())
        {
            cout << "p is point to a Circle object" << endl;
            ((Square *)p)->Draw();
        }
        else
        {
            cout << "p is point to a Other object" << endl;
        }

    return 0;
    }

    RTTI、dynamic_cast、typeid、类与类之间的关系uml

    如上所述,dynamic_cast 和 typeid 操作符
    都可以实现运行时类型识别。其中使用dynamic_cast
    时需要开启运行时类型信息,在项目-》属性-》C/C++-》语言-》启用运行时类型信息。在使用typeid时需要注意的是返回的是type_info
    对象的引用,且type_info 类的拷贝构造函数和赋值运算符都声明为私有,故不能这样写: type_info tf =
    typeid(Circle);

    二、类与类之间的关系

    Unified Modeling Language (UML)又称统一建模语言或标准建模语言,是始于1997年一个OMG标准,它是一个支持模型化和软件系统开发的图形化语言。

    1、继承(泛化)Generalization

    RTTI、dynamic_cast、typeid、类与类之间的关系uml

    Manager 继承自Employee.

    2、关联 Association,单向关联 DirectedAssociation

    RTTI、dynamic_cast、typeid、类与类之间的关系uml

    Order 作为Customer 的成员,如vector<Order>  orders ;

    3、聚合 Aggregation

    RTTI、dynamic_cast、typeid、类与类之间的关系uml

    class B

    class A

    {

    public:

    B* b_;

    };

    当A释放时,不负责B的释放,也许B是被共享的。

    4、组合 Composition

    RTTI、dynamic_cast、typeid、类与类之间的关系uml

    当Company 释放时要负责Department 的释放,Department 不是共享的。

    5、依赖 Dependency

    RTTI、dynamic_cast、typeid、类与类之间的关系uml

    类A依赖于B:
    从语义上来上是A use B,偶然的,临时的
    B作为A的成员函数参数
    B作为A的成员函数的局部变量
    A的成员函数调用B的静态方法

    比较5种关系:

    继承体现的是类与类之间的纵向关系,其他4种体现的是类与类之间的横向关系。
    关联强弱

    依赖<关联<聚合<组合

    继承(A is B)
    关联、聚合、组合(A has B)
    依赖(A use B)

参考:

C++ primer 第四版
Effective C++ 3rd
C++编程规范

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