闲聊C++的RTTI

不少人说,C++的RTTI(Runtime Type Information)的性能不行,或者dynamic_cast的性能不行。

如果这出自C++标准委员会委员之口,那没什么可说的。但是如果出自C++应用开发之口,那就是信口雌黄,人云亦云。

事实上,C++的RTTI的性能可以满足几乎一切的应用开发场景,但是C++的RTTI存在比较严重的设计缺陷。

在C++中,dynamic_cast、运行时类型信息(RTTI)和虚函数之间存在着紧密且复杂的关系:

  • RTTI(Runtime Type Information):RTTI是C++中用于在运行时确定对象的类型的一种机制。它主要通过两个关键功能实现:typeid操作符和dynamic_cast操作符。RTTI允许程序在运行时查询和比较对象的确切类型,这在处理类层次结构中的对象时尤其有用。
  • dynamic_cast:dynamic_cast是RTTI的一个组成部分,它专门用于安全地将指针或引用从一种多态类型转换为另一种。在转换过程中,dynamic_cast会检查所涉及的目标类型是否为源类型的有效子类型。这种转换通常用于类的继承层次结构中,当你需要将基类指针或引用转换为派生类指针或引用,并且需要确保转换的安全性。
  • 虚函数:这种行为是通过虚函数表(v-table)来实现的,每一个多态类都有一个v-table,其中包含了指向类的虚函数的指针。
    为了正确地使用dynamic_cast,必须有一个多态的基类,也就是至少有一个虚函数。没有虚函数的类不支持多态,因此编译器无法为其生成RTTI信息,dynamic_cast也就无法使用。而虚函数的存在意味着每个对象需要携带额外的信息(如v-table指针),这为RTTI的实现提供了必要的信息基础。
    这个设计缺陷容易让缺乏C++经验的人陷入使用误区,例如:
cpp 复制代码
class A {
};
class B : public A {
    virtual void fun() {}
};
int main() {
    A* pB = new B();
    auto pA = dynamic_cast<B*>(pB);
    // error C2683: "dynamic_cast":"A"不是多态类型
}

本质上,C++的RTTI和dynamic_cast是基于虚表技术"买一送一"活动促销获得的。需要深刻理解C++多态思想才能用得得心应手。即使如此,dynamic_cast在跨模块场景支持度差、转换失败可能抛异常的惊人设计,以及其一些隐形规则容易翻车,大部分团队中不会进行广泛推广,而性能最多算个次要因素。

在技术上,我们要多问为什么,敢于挑战权威,深入思考问题的根本,切记不可人云亦云,滥竽充数。问渠那得清如许?为有源头活水来。

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