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：
- 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。
- ==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。
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本文标题：C++中typeid实现原理详解
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