C++ typeid運算符

typeid 運算符用來獲取一個表達式的類型信息。類型信息對於編程語言非常重要，它描述了數據的各種屬性：

• 對於基本類型（int、float 等C++內置類型）的數據，類型信息所包含的內容比較簡單，主要是指數據的類型。
• 對於類類型的數據（也就是對象），類型信息是指對象所屬的類、所包含的成員、所在的繼承關系等。

類型信息是創建數據的模板，數據占用多大內存、能進行什麼樣的操作、該如何操作等，這些都由它的類型信息決定。

typeid 的操作對象既可以是表達式，也可以是數據類型，下面是它的兩種使用方法：

typeid( dataType )
typeid( expression )

dataType 是數據類型，expression 是表達式，這和 sizeof 運算符非常類似，只不過 sizeof 有時候可以省略括號( )，而 typeid 必須帶上括號。

typeid 會把獲取到的類型信息保存到一個 type_info 類型的對象裡面，並返回該對象的常引用；當需要具體的類型信息時，可以通過成員函數來提取。typeid 的使用非常靈活，請看下面的例子（只能在 VC/VS 下運行）：

#include <iostream>
#include <typeinfo>
using namespace std;

class Base{ };

struct STU{ };

int main(){
    //獲取一個普通變量的類型信息
    int n = 100;
    const type_info &nInfo = typeid(n);
    cout<<nInfo.name()<<" | "<<nInfo.raw_name()<<" | "<<nInfo.hash_code()<<endl;

    //獲取一個字面量的類型信息
    const type_info &dInfo = typeid(25.65);
    cout<<dInfo.name()<<" | "<<dInfo.raw_name()<<" | "<<dInfo.hash_code()<<endl;

    //獲取一個對象的類型信息
    Base obj;
    const type_info &objInfo = typeid(obj);
    cout<<objInfo.name()<<" | "<<objInfo.raw_name()<<" | "<<objInfo.hash_code()<<endl;

    //獲取一個類的類型信息
    const type_info &baseInfo = typeid(Base);
    cout<<baseInfo.name()<<" | "<<baseInfo.raw_name()<<" | "<<baseInfo.hash_code()<<endl;

    //獲取一個結構體的類型信息
    const type_info &stuInfo = typeid(struct STU);
    cout<<stuInfo.name()<<" | "<<stuInfo.raw_name()<<" | "<<stuInfo.hash_code()<<endl;

    //獲取一個普通類型的類型信息
    const type_info &charInfo = typeid(char);
    cout<<charInfo.name()<<" | "<<charInfo.raw_name()<<" | "<<charInfo.hash_code()<<endl;

    //獲取一個表達式的類型信息
    const type_info &expInfo = typeid(20 * 45 / 4.5);
    cout<<expInfo.name()<<" | "<<expInfo.raw_name()<<" | "<<expInfo.hash_code()<<endl;

    return 0;
}

運行結果：
int | .H | 529034928
double | .N | 667332678
class Base | .?AVBase@@ | 1035034353
class Base | .?AVBase@@ | 1035034353
struct STU | .?AUSTU@@ | 734635517
char | .D | 4140304029
double | .N | 667332678

從本例可以看出，typeid 的使用非常靈活，它的操作數可以是普通變量、對象、內置類型（int、float等）、自定義類型（結構體和類），還可以是一個表達式。

本例中還用到了 type_info 類的幾個成員函數，下面是對它們的介紹：

• name() 用來返回類型的名稱。
• raw_name() 用來返回名字編碼（Name Mangling）算法產生的新名稱。關於名字編碼的概念，我們已在《C++函數編譯原理和成員函數的實現》中講到。
• hash_code() 用來返回當前類型對應的 hash 值。hash 值是一個可以用來標志當前類型的整數，有點類似學生的學號、公民的身份證號、銀行卡號等。不過 hash 值有賴於編譯器的實現，在不同的編譯器下可能會有不同的整數，但它們都能唯一地標識某個類型。

遺憾的是，C++ 標准只對 type_info 類做了很有限的規定，不僅成員函數少，功能弱，而且各個平台的實現不一致。例如上面代碼中的 name() 函數，nInfo.name()、objInfo.name()在 VC/VS 下的輸出結果分別是int和class Base，而在 GCC 下的輸出結果分別是i和4Base。

C++ 標准規定，type_info 類至少要有如下所示的 4 個 public 屬性的成員函數，其他的擴展函數編譯器開發者可以自由發揮，不做限制。

1) 原型：const char* name() const;

返回一個能表示類型名稱的字符串。但是C++標准並沒有規定這個字符串是什麼形式的，例如對於上面的objInfo.name()語句，VC/VS 下返回“class Base”，但 GCC 下返回“4Base”。

2) 原型：bool before (const type_info& rhs) const;

判斷一個類型是否位於另一個類型的前面，rhs 參數是一個 type_info 對象的引用。但是C++標准並沒有規定類型的排列順序，不同的編譯器有不同的排列規則，程序員也可以自定義。要特別注意的是，這個排列順序和繼承順序沒有關系，基類並不一定位於派生類的前面。

3) 原型：bool operator== (const type_info& rhs) const;

重載運算符“==”，判斷兩個類型是否相同，rhs 參數是一個 type_info 對象的引用。

4) 原型：bool operator!= (const type_info& rhs) const;

重載運算符“!=”，判斷兩個類型是否不同，rhs 參數是一個 type_info 對象的引用。

關於運算符重載，我們將在《C++運算符重載》一章中詳細講解。

raw_name() 是 VC/VS 獨有的一個成員函數，hash_code() 在 VC/VS 和較新的 GCC 下有效。

可以發現，不像 Java、C# 等動態性較強的語言，C++ 能獲取到的類型信息非常有限，也沒有統一的標准，如同“雞肋”一般，大部分情況下我們只是使用重載過的“==”運算符來判斷兩個類型是否相同。

判斷類型是否相等

typeid 運算符經常被用來判斷兩個類型是否相等。

1) 內置類型的比較

例如有下面的定義：

char *str;
int a = 2;
int b = 10;
float f;

類型判斷結果為：
類型比較 結果 類型比較 結果 typeid(int) == typeid(int) true typeid(int) == typeid(char) false typeid(char*) == typeid(char) false typeid(str) == typeid(char*) true typeid(a) == typeid(int) true typeid(b) == typeid(int) true typeid(a) == typeid(a) true typeid(a) == typeid(b) true typeid(a) == typeid(f) false typeid(a/b) == typeid(int) true
typeid 返回 type_info 對象的引用，而表達式typeid(a) == typeid(b)的結果為 true，可以說明，一個類型不管使用了多少次，編譯器都只為它創建一個對象，所有 typeid 都返回這個對象的引用。

需要提醒的是，為了減小編譯後文件的體積，編譯器不會為所有的類型創建 type_info 對象，只會為使用了 typeid 運算符的類型創建。不過有一種特殊情況，就是帶虛函數的類（包括繼承來的），不管有沒有使用 typeid 運算符，編譯器都會為帶虛函數的類創建 type_info 對象，我們將在《C++ RTTI機制（運行時類型識別）》中展開講解。

2) 類的比較

例如有下面的定義：

class Base{};
class Derived: public Base{};

Base obj1;
Base *p1;
Derived obj2;
Derived *p2 = new Derived;
p1 = p2;

類型判斷結果為：
類型比較 結果 類型比較 結果 typeid(obj1) == typeid(p1) false typeid(obj1) == typeid(*p1) true typeid(&obj1) == typeid(p1) true typeid(obj1) == typeid(obj2) false typeid(obj1) == typeid(Base) true typeid(*p1) == typeid(Base) true typeid(p1) == typeid(Base*) true typeid(p1) == typeid(Derived*) false
表達式typeid(*p1) == typeid(Base)和typeid(p1) == typeid(Base*)的結果為 true 可以說明：即使將派生類指針 p2 賦值給基類指針 p1，p1 的類型仍然為 Base*。

type_info 類的聲明

最後我們再來看一下 type_info 類的聲明，以進一步了解它所包含的成員函數以及這些函數的訪問權限。type_info 類位於typeinfo頭文件，聲明形式類似於：

class type_info {
public:
    virtual ~type_info();
    int operator==(const type_info& rhs) const;
    int operator!=(const type_info& rhs) const;
    int before(const type_info& rhs) const;
    const char* name() const;
    const char* raw_name() const;
private:
    void *_m_data;
    char _m_d_name[1];
    type_info(const type_info& rhs);
    type_info& operator=(const type_info& rhs);
};

它的構造函數是 private 屬性的，所以不能在代碼中直接實例化，只能由編譯器在內部實例化（借助友元）。而且還重載了“=”運算符，也是 private 屬性的，所以也不能賦值。