RTTI

RTTI（Run-Time Type Information，运行时类型信息）是 C++ 在程序运行期间识别对象真实类型的机制，主要用于多态继承场景。

例如：

class Animal {
public:
    virtual ~Animal() = default;
};

class Dog : public Animal {
public:
    void bark() {}
};

Animal* animal = new Dog;

虽然变量类型是 Animal*，但它实际指向的是 Dog 对象。RTTI 可以在运行时识别这一点。

C++ 的 RTTI 主要提供两个工具。

1. dynamic_cast：安全地向下转型

if (Dog* dog = dynamic_cast<Dog*>(animal)) {
    dog->bark();
}

如果 animal 实际指向 Dog，转换成功；否则返回 nullptr。

引用转换失败时不是返回空，而是抛出 std::bad_cast：

try {
    Dog& dog = dynamic_cast<Dog&>(*animal);
} catch (const std::bad_cast&) {
    // 实际对象不是 Dog
}

常见转换方向：

Dog* dog = new Dog;

// 向上转型：天然安全，不需要 RTTI
Animal* animal = dog;

// 向下转型：需要运行时检查
Dog* dog2 = dynamic_cast<Dog*>(animal);

要对类层次进行 dynamic_cast，基类通常必须是多态类型，也就是至少有一个虚函数。最常见的做法是定义虚析构函数：

virtual ~Animal() = default;

2. typeid：查询类型

#include <typeinfo>
#include <iostream>

std::cout << typeid(*animal).name() << '\n';

因为 Animal 是多态类型，typeid(*animal) 得到对象的实际类型 Dog。

区别要注意：

typeid(animal)   // Animal*，表达式自身的静态类型
typeid(*animal)  // Dog，指向对象的动态类型

也可以直接比较：

if (typeid(*animal) == typeid(Dog)) {
    // 对象恰好是 Dog
}

这里判断的是“恰好为 Dog”。如果对象属于 SuperDog : public Dog，结果也是 false。一般来说，判断“能否作为 Dog 使用”更适合 dynamic_cast。

大致实现原理

编译器通常会为多态类生成虚函数表 vtable。对象内部保存一个隐藏的虚表指针 vptr：

对象
┌──────────────┐
│ vptr         │ ──> vtable
│ 成员变量     │       ├─ 虚函数地址
└──────────────┘       └─ 类型信息 RTTI

dynamic_cast 会利用虚表关联的类型信息，沿继承关系判断目标类型是否合法，并在多继承场景下计算正确的对象地址偏移。

和其他 cast 的区别

• static_cast：主要由编译器检查，不验证对象运行时的真实类型；错误向下转型可能产生未定义行为。
• dynamic_cast：运行时检查，安全，但有少量运行时成本。
• reinterpret_cast：主要用于底层位模式或指针解释，不负责类型安全。
• const_cast：增加或移除 const/volatile 限定。

实践上，RTTI 适合插件接口、异构对象集合、框架边界等确实需要识别动态类型的地方。但如果业务代码里到处都是 dynamic_cast，通常说明多态接口设计得不够完整，可以考虑把行为做成虚函数，让对象自己处理：

class Animal {
public:
    virtual void speak() = 0;
    virtual ~Animal() = default;
};

一句话总结：虚函数解决“调用实际对象的行为”，RTTI 解决“识别实际对象是什么类型”。

参考

https://en.cppreference.com/w/cpp/types

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