C++中typeid实现原理详解

最近看了boost::any类源码,其实现主要依赖typeid操作符。很好奇这样实现的时间和空间开销有多大,决定探一下究竟。

VS2008附带的type_info类只有头文件,没有源文件,声明如下:

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 *);
};

测试代码:

#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;
}

输出:

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

在解释每个函数的实现原理前先开看type_info类的存储方式。

typeid返回的是type_info的引用,这个类不能拷贝,也不能自己构造,所以每个类最多只有一个type_info的数据,这个数据存放在哪里的呢?

用UltraEdit打开exe文件,搜索“Object”,能找到这个字符串。再用PE工具打开这个exe,发现这个字符串属于data节(这是可读可写的全局数据段)。再把有typeid的代码都注释,PE文件中没有了这个字符串。得出一个结论:

编译器会为每一种typeid操作的类型生成一份保存在数据段的type_info数据。

这份数据有多大呢?看下面这段代码:

#include <iostream>
using namespace std;

class Object
{
};

int main()
{
	const type_info* p = &typeid(Object);
	cout << p << endl;
	return 0;
}

在cout那一行下断点,查看到p的值为:

再看下这个类的声明,析构函数为virtual类型的,所以p的头四字节为虚函数表。p+4为_m_data,void*类型,四个字节,调试时发现都是0,还不清楚其表示什么。

p+8为_m_d_name,char类型数组,存储的是raw_name,每种类型的raw_name大小不定长,所以数组长度为1。现在type_info的存储结构已经一目了然:

每种类型的type_info数据长度依赖于类型名称,至少9个字节。

现在假设一个复杂的工程里面有50个类型用了typeid操作符,平均每个type_info长度为24,这些数据增加的PE大小为1200B,就1K左右。而现在的PE动辄几十M,所以这点空间开销根本不算什么。

再看看这些函数调用的开销:

  • raw_name函数直接返回_m_d_name的地址,非常快;
  • name函数将_m_d_name存储的字符串解码成实际的名称,也是很快;
  • ==操作符是比较raw_name是否相等,也是很快。

读者可能会有两点疑惑:

  1. 存储的时候为什么不直接存储成name呢?我想最大的原因是节省空间,比如double的raw_name为".N",name为"double"多了四字节。
  2. ==操作符为什么不直接比较两个type_info引用的地址是否相等呢?我也很疑惑,我看汇编码发现它是比较raw_name。

备注:C++并没有规定typeid实现标准,各个编译器可能会不一样,上述分析过程基于VS2008自带的编译器。

总结:typeid带来的时间和空间开销是非常小的,不过使用的时候尽量不要违背开放封闭原则。

到此这篇关于C++中typeid实现原理的文章就介绍到这了,更多相关C++ typeid实现原理内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们!

(0)

相关推荐

  • C++运行时获取类型信息的type_info类与bad_typeid异常

    type_info 类 type_info 类描述编译器在程序中生成的类型信息.此类的对象可以有效存储指向类型的名称的指针. type_info 类还可存储适合比较两个类型是否相等或比较其排列顺序的编码值.类型的编码规则和排列顺序是未指定的,并且可能因程序而异. 必须包含 <typeinfo> 标头文件才能使用 type_info 类. type_info 类的接口是: class type_info { public: virtual ~type_info(); size_t hash_co

  • c++ typeid关键字的使用

    typeid关键字 注意:typeid是操作符,不是函数.这点与sizeof类似) 运行时获知变量类型名称,可以使用 typeid(变量).name() 需要注意不是所有编译器都输出"int"."float"等之类的名称,对于这类的编译器可以这样使用 int ia = 3; if(typeid(ia) == typeid(int)) { cout <<"int" <<endl; } RTTI(Run-Time Type I

  • 详解C++编程中的sizeof运算符与typeid运算符

    sizeof 运算符 产生与 char 类型的大小有关的操作数大小. 语法 sizeof unary-expression sizeof ( type-name ) 备注 sizeof 运算符的结果为 size_t 类型,它是包含文件 STDDEF.H 中定义的整数类型.利用此运算符,你可以避免在程序中指定依赖于计算机的数据大小. sizeof 的操作数可以是下列项之一: 类型名称.若要将 sizeof 用于类型名称,则该名称必须用括号括起. 一个表达式.当用于表达式时,无论是否使用括号都可指定

  • C++中typeid实现原理详解

    最近看了boost::any类源码,其实现主要依赖typeid操作符.很好奇这样实现的时间和空间开销有多大,决定探一下究竟. VS2008附带的type_info类只有头文件,没有源文件,声明如下: class type_info { public: virtual ~type_info(); _CRTIMP_PURE bool __CLR_OR_THIS_CALL operator==(const type_info& rhs) const; _CRTIMP_PURE bool __CLR_O

  • Java中synchronized实现原理详解

    记得刚刚开始学习Java的时候,一遇到多线程情况就是synchronized,相对于当时的我们来说synchronized是这么的神奇而又强大,那个时候我们赋予它一个名字"同步",也成为了我们解决多线程情况的百试不爽的良药.但是,随着我们学习的进行我们知道synchronized是一个重量级锁,相对于Lock,它会显得那么笨重,以至于我们认为它不是那么的高效而慢慢摒弃它. 诚然,随着Javs SE 1.6对synchronized进行的各种优化后,synchronized并不会显得那么

  • Android中Lifecycle的原理详解

    目录 一.基本使用 二.LifecycleObserver接口和LifecycleOwner接口 三.getLifecycle() 四.绑定生命周期 总结 Lifecycle是Android Architecture Components的成员,是一个生命周期感知组件,能够感知Activity.Fragment等组件的生命周期变化,并将变化通知到已注册的观察者.正确的使用有助于更好地组织代码,减少内存泄漏,增强稳定.下面分析他的实现原理,看看到底只怎么感知生命周期的. 一.基本使用 1.引入依赖

  • Template ref在Vue3中的实现原理详解

    目录 背景 模板的编译 setup 函数返回值的处理 组件的渲染 Template Ref 的注册 总结 背景 最近我的 Vue3 音乐课程后台问答区频繁出现一个关于 Template ref 在 Composition API 中使用的问题,于是我就想写一篇文章详细解答这个问题. 先来看一个简单的例子: <template> <div ref="root">This is a root element</div> </template>

  • mysql中的mvcc 原理详解

    目录 简介 前言 一.mysql 数据写入磁盘流程 二.redo log 1.redolog 的整体流程 2.为什么需要 redo log 三.undo log 1.undo log 特点 2.undo log 类型 3.undo log 生成过程 4.undo log 回滚过程 5.undo log的删除 四.mvcc 1.什么是MVCC 2.MVCC组成 3.快照读与当前读 快照读 当前读 五.mvcc操作演示 1.READ COMMITTED 隔离级别 2.REPEATABLE READ 

  • C#中foreach实现原理详解

    本文主要记录我在学习C#中foreach遍历原理的心得体会. 对集合中的要素进行遍历是所有编码中经常涉及到的操作,因此大部分编程语言都把此过程写进了语法中,比如C#中的foreach.经常会看到下面的遍历代码: var lstStr = new List<string> { "a", "b" }; foreach (var str in lstStr) { Console.WriteLine(str); } 实际此代码的执行过程: var lstStr

  • C#中ValueTuple的原理详解

    前言 本文告诉大家一些 ValueTuple 的原理,避免在使用出现和期望不相同的值.ValueTuple 是 C# 7 的语法糖,如果使用的 .net Framework 是 4.7 以前,那么需要使用 Nuget 安装System.ValueTuple 虽然 ValueTuple 的很好用,但是需要知道他有两个地方都是在用的时候需要知道他原理.如果不知道原理,可能就发现代码和预期不相同 json 转换 先创建一个项目,然后安装 Json 解析,使用下面的代码,在运行之前,先猜一下,下面的代码

  • Node.Js中实现端口重用原理详解

    本文介绍了Node.Js中实现端口重用原理详解,分享给大家,具体如下: 起源,从官方实例中看多进程共用端口 const cluster = require('cluster'); const http = require('http'); const numCPUs = require('os').cpus().length; if (cluster.isMaster) { console.log(`Master ${process.pid} is running`); for (let i =

  • C++ 中的虚函数表及虚函数执行原理详解

    为了实现虚函数,C++ 使用了虚函数表来达到延迟绑定的目的.虚函数表在动态/延迟绑定行为中用于查询调用的函数. 尽管要描述清楚虚函数表的机制会多费点口舌,但其实其本身还是比较简单的. 首先,每个包含虚函数的类(或者继承自的类包含了虚函数)都有一个自己的虚函数表.这个表是一个在编译时确定的静态数组.虚函数表包含了指向每个虚函数的函数指针以供类对象调用. 其次,编译器还在基类中定义了一个隐藏指针,我们称为 *__vptr,*__vptr 是在类实例创建时自动设置的,以指向类的虚函数表.*__vptr

  • Android中的LeakCanary的原理详解

    场景:最新的leakCanary2.8.1: debugImplementation 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-android:2.8.1' 原理:首先就是我们在引入最新的依赖包,什么都不用干了,因为他的初始化在清单文件中注册了contentProvider(),把初始化放到了这里面的onCreate()去初始化了,在初始化的过程中,他会用application监听观察对象activity.fragment等对象的生命周期的变化,当执行销毁的生命周期

随机推荐