研究了一波RTTI，你会了吗

最近研究了一波RTTI，整理了一下知识点，在这里分享一下，下面是目录：

RTTI 是 Run Time Type Information 的缩写，从字面上来理解就是运行时期的类型信息，它的主要作用就是动态判断运行时期的类型。

一般在dynamic_cast和typeid中用到，例如父类B的指针转换子类A的指针，dynamic_cast会判断B究竟是不是A的父类，如果不是，会返回nullptr，相对于强转会更加安全。依据什么判断的呢?就是RTTI。

先看下面这段代码：

#include  
using std::cout; 
using std::endl; 
class Base 
{ 
public: 
    int a; 
    int b; 
    Base() 
    { 
        cout << this << " Base \n"; 
    } 
    virtual void func() 
{ 
        cout << this << " hello Base \n"; 
    }; 
    void basefunc() 
{ 
        cout << this << " hello basefunc \n"; 
    } 
}; 
class BaseBB 
{ 
public: 
    int d; 
    int c; 
    BaseBB() 
    { 
        cout << this << " BaseBB \n"; 
    } 
    virtual void func() 
{ 
        cout << this << " hello BaseBB \n"; 
    } 
}; 
class Derive : public Base 
{ 
public: 
    Derive() 
    { 
        cout << this << " Derive \n"; 
    } 
    void func() override 
{ 
        cout << this << " hello Derive \n"; 
    } 
}; 
int main() 
{ 
    Derive *d = new Derive; 
    typeid(d); 
    d->func(); 
    Base *b = static_cast(d); 
    b->func(); 
    b->basefunc(); 
    Derive *b1 = dynamic_cast(b); 
    Derive *b2 = static_cast(b); 
    b1->func(); 
    b2->func(); 
    BaseBB *b3 = dynamic_cast(b); 
    BaseBB *b4 = reinterpret_cast(b); 
    cout << d << " " << b << " " << b1 << " " << b2 << " " << b3 << " " << b4 << endl; 
    return 0; 
} 

结果如下：

clang++ test_rtti.cc -std=c++11;./a.out 
 
0x7fe80ac05920 Base  
0x7fe80ac05920 Derive  
0x7fe80ac05920 hello Derive  
0x7fe80ac05920 hello Derive  
0x7fe80ac05920 hello basefunc  
0x7fe80ac05920 hello Derive  
0x7fe80ac05920 hello Derive  
0x7fe80ac05920 0x7fe80ac05920 0x7fe80ac05920 0x7fe80ac05920 0x0 0x7fe80ac05920 

上面的代码是正常的一段使用多态的代码，同时也包含了子类指针转基类指针，基类指针转子类指针，从输出结果中可以看到，使用dynamic_cast进行不合理的基类子类指针转换时，会返回nullptr，而强转则不会返回nullptr，运行时肯定就会出现奇奇怪怪的错误，比较难排查。

如果在编译时加上-fno-rtti会怎么样?结果是这样：

clang++ test_rtti.cc -std=c++11 -fno-rtti 
 
test_rtti.cc:60:5: error: use of typeid requires -frtti 
    typeid(d); 
    ^ 
test_rtti.cc:65:18: error: use of dynamic_cast requires -frtti 
    Derive *b1 = dynamic_cast(b); 
                 ^ 
test_rtti.cc:69:18: error: use of dynamic_cast requires -frtti 
    BaseBB *b3 = dynamic_cast(b); 
                 ^ 
3 errors generated. 

可以看到，加上了-fno-rtti编译时，使用typeid或dynamic_cast会报错，即添加-fno-rtti编译会禁止我们使用dynamic_cast和typeid。那为什么要禁止使用他们呢?

RTTI的空间成本非常高：每个带有vtable(至少一个虚拟方法)的类都将获得RTTI信息，其中包括类的名称及其基类的信息。此信息用于实现typeid运算符以及dynamic_cast。(大小问题大家可以自己编写代码验证一下)

速度慢，运行时多判断了一层，性能肯定更慢一些。

tips：我这里又将typeid和dynamic_cast去掉重新编译，结果表明添加了-fno-rtti，还是可以正常使用多态，所以大家不用担心rtti的禁用会影响多态的使用。

都知道RTTI信息是存在于虚函数表中，而添加-fno-rtti后代表禁止了RTTI，那虚函数表中还会有rtti信息吗?

我这里使用clang的命令查看一下虚函数表：

clang -Xclang -fdump-vtable-layouts -stdlib=libc++ -fno-rtti -c test_rtti.cc 
 
test_rtti.cc:51:17: warning: 'override' keyword is a C++11 extension [-Wc++11-extensions] 
    void func() override 
                ^ 
Original map 
 void Derive::func() -> void Base::func() 
Vtable for 'Derive' (3 entries). 
   0 | offset_to_top (0) 
   1 | Derive RTTI 
       -- (Base, 0) vtable address -- 
       -- (Derive, 0) vtable address -- 
   2 | void Derive::func() 
 
VTable indices for 'Derive' (1 entries). 
   0 | void Derive::func() 

通过结果可以看到，即使添加了-fno-rtti，虚函数表中还是会存在RTTI指针，但是我查看很多文档都说rtti会导致可执行文件的体积增大一些(毕竟-fno-rtti最大的目的就是为了减小代码和可执行文件的大小)，所以我估计指针指向的块里面可能什么信息都没有，具体就不得而知了。