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C++ RTTI 内存布局详解

2023-07-10 13:44:26 深夜i -- --

C++ RTTI 内存布局详解类型信息

C++是一种面向对象的编程语言，它提供了RTTI（Run-Time Type Identification）机制来获取对象的类型信息。RTTI可以让程序能够在运行时获取对象的类型，从而进行动态类型识别和类型安全检查等操作。在C++中，每个对象都有一个唯一的类型，这个类型信息存储在对象的内存布局中。

C++中的对象内存布局

C++中的对象内存布局包括了对象本身的存储空间以及继承、虚函数和虚基类等的附加信息。下面是一个简单的C++对象的内存布局示意图：


  +--------------------------+
  |     vtable     | <- 虚函数表指针（4字节）
  +--------------------------+
  |      x       | <- 对象数据成员
  +--------------------------+
  |      y       | <- 对象数据成员
  +--------------------------+

在内部，C++对象被分成两个部分：虚函数表和对象数据成员。虚函数表是一个指针数组，存储了对象所属的类中定义的虚函数的地址。每个类都有自己的虚函数表，它包含了该类的所有虚函数的指针。

对象数据成员包含了对象的所有非虚函数成员变量所占用的空间。在上面的示意图中，x和y是对象的数据成员。

C++中的RTTI机制

在C++中，RTTI机制通过运行时类型信息实现动态类型识别。它使用typeid操作符在运行时获取对象的类型信息，并且可以通过dynamic_cast和typeid等操作符进行类型转换和类型比较等操作。

C++的RTTI机制使用了指向虚函数表的指针。在对象的内存布局中，虚函数表指针存储在对象的最前面，因此可以通过这个指针来获取对象的类型信息。

下面是typeid操作符的使用示例：


#include <iostream>
#include <typeinfo>
class A {
public:
  virtual void print()
    std::cout << "This is class A" << std::endl;
  
};
class B : public A {
public:
  void print()
    std::cout << "This is class B" << std::endl;
  
};
int main()
{
  A* a = new B;
  std::cout << typeid(*a).name() << std::endl; // 输出 B
  delete a;
  return 0;
}

上面的代码中，对象a是指向类B的指针。在调用typeid操作符时，使用了a指向的对象来获取其类型信息。由于a指向的是类B的对象，因此输出结果是B。

总结

C++的RTTI机制可以在运行时获取对象的类型信息，它是面向对象编程的基础之一。在内存中，C++对象包括了虚函数表和对象数据成员等信息，其中虚函数表指针存储在对象的最前面，可以用来获取对象的类型信息。在使用RTTI机制时，需要注意前提条件和使用方式，避免出现类型不匹配的错误。

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