C++：实现类似MFC的IsKindOf功能

假设需要一个类别库，改类别库共包含以下5个类：GrandFather（祖父类）、Father（父类）、Son（儿子类）、Daughter（女儿类）、GrandSon（孙子类）

各个类之间的继承关系为：

相应的代码为：

class GrandFather
{
};

class Father:public GrandFather
{
};

class Son:public Father
{
};

class Daughter:public Father
{
};

class GrandSon:public Son
{
};

想要让该类别库具备IsKindOf的功能，即能在执行时期侦测某个对象是否“属于某个类别”，并传回TRUE或FALSE。

希望实现如下效果：

GrandFather* pGrandSon = new GrandSon;
cout << pGrandSon->IsKindof(GrandFather);    //应该输出1
cout << pGrandSon->IsKindof(Father);        //应该输出1
cout << pGrandSon->IsKindof(Son);            //应该输出1
cout << pGrandSon->IsKindof(Daughter);        //应该输出0

设计思路：

以

pGrandSon->IsKindof(GrandFather)

为例，想要在运行时判断：GrandSon 类是否是 GrandFather的子类。

我们知道，GrandSon类的继承路线是这样的：GrandSon--->Son--->Father--->GrandFather，因此GrandSon是GrandFather的子类。

所以我们在进行判断的时候，需要从GrandSon类的父类进行找起，然后一级级的往上找，然后判断某个父类是否为：GrandFather。

换句话说，想要判断GrandSon是否是GrandFather的子类，需要“有迹可循”。

以上的“迹”，我们可以通过一个结构体：CRuntimeClass，来进行保存。

该结构体至少需要保存如下信息：类别名称、串行的Next 指针，以及串行的First 指针。

First指针属于全域变量，一份就好，所以应该是static变量。

struct CRuntimeClass
{
    LPCSTR m_lpszClassName;
    int m_nObjectSize;
    UINT m_wSchema;
    GrandFather* (PASCAL* m_pfnCreateObject)();
    CRuntimeClass* m_pBaseClass;
    static CRuntimeClass* pFirstClass;
    CRuntimeClass* m_pNextClass;
};

要实现IsKindOf()的功能，则类别库中的5个类（GrandFather、Father、Son、Daughter、GrandSon）都应该各拥有一个CRuntimeClass成员变量。

进一步将类修改如下：

struct CRuntimeClass
{
    LPCSTR m_lpszClassName;
    static CRuntimeClass* pFirstClass;
    CRuntimeClass* m_pNextClass;
    CRuntimeClass* m_pBaseClass;
};

class GrandFather
{
public:
    static CRuntimeClass classGrandFather;
    virtual CRuntimeClass* GetRuntimeClass() const{return &GrandFather::classGrandFather;}
};

class Father:public GrandFather
{
public:
    static CRuntimeClass classFather;
    virtual CRuntimeClass* GetRuntimeClass() const{ return &Father::classFather;}
};

class Son:public Father
{
public:
    static CRuntimeClass classSon;
    virtual CRuntimeClass* GetRuntimeClass() const { return &Son::classSon; }
};

class Daughter:public Father
{
public:
    static CRuntimeClass classDaughter;
    virtual CRuntimeClass* GetRuntimeClass() const { return &Daughter::classDaughter; }
};

class GrandSon:public Son
{
public:
    static CRuntimeClass classGrandSon;
    virtual CRuntimeClass* GetRuntimeClass() const { return &GrandSon::classGrandSon; }
};

其中，GetRuntimeClass为内联虚函数，作用为：获取当前对象所属类的 「成员变量类型为CRuntimeClass」的成员变量地址。

如：

CRuntimeClass* GrandSon::GetRuntimeClass() const
{
    return &GrandSon::classGrandSon;
}

返回成员变量classGrandSon的内存地址

接下来，需要完成最重要的一步：填充各个类中CRuntimeClass结构体的数据内容。

//祖父
static char szGrandFather[] = "GrandFather";
CRuntimeClass GrandFather::classGrandFather = { szGrandFather};

//父亲
static char _lpszFather[] = "Father";
CRuntimeClass Father::classFather = {_lpszFather, NULL ,&GrandFather::classGrandFather};

//儿子
static char _lpszSon[] = "Son";
CRuntimeClass Son::classSon = {_lpszSon,NULL ,&Father::classFather };

//女儿
static char _lpszDaughter[] = "Daughter";
CRuntimeClass Daughter::classDaughter = {_lpszDaughter,NULL ,&Father::classFather};

//孙子
static char _lpszGrandSon[] = "GrandSon";
CRuntimeClass GrandSon::classGrandSon = {_lpszGrandSon, NULL ,&Son::classSon};

ClassFile.cpp

以上代码将填充CRuntimeClass结构体的

LPCSTR m_lpszClassName（类名）、CRuntimeClass* m_pBaseClass（基类的CRuntimeClass结构地址）。

另外，还有2个成员变量需要进行初始化：pFirstClass和m_pNextClass

pFirstClass是静态的，需要初始化为NULL：CRuntimeClass* CRuntimeClass::pFirstClass = NULL;

m_pNextClass的初始化操作，可以通过以下的结构体构造函数来完成：

在ClassFile.h头文件中，增加如下代码：

struct AFX_CLASSINIT
{
    AFX_CLASSINIT(CRuntimeClass* pNewClass)
    {
        pNewClass->m_pNextClass = CRuntimeClass::pFirstClass;
        CRuntimeClass::pFirstClass = pNewClass;
    }
};

以上代码定义了一个结构体：AFX_CLASSINIT，并在结构体的构造函数中（C++中结构体也是有构造函数的……）对m_pNextClass 和 pFirstClass进行赋值。

在通初始化结构体的其他成员变量一样，需要我们手动在ClassFile.cpp文件中添加初始化另外几个成员变量的代码：

//祖父
static AFX_CLASSINIT _init_GrandFather(&GrandFather::classGrandFather);
//父亲
static AFX_CLASSINIT _init_Father(&Father::classFather);
//儿子
static AFX_CLASSINIT _init_Son(&Son::classSon);
//女儿
static AFX_CLASSINIT _init_Daughter(&Daughter::classDaughter);
//孙子
static AFX_CLASSINIT _init_GrandSon(&GrandSon::classGrandSon);

当执行以上代码的时候，将把各个类中的CRuntimeClass结构体串联起来。

这样，经过以上的步骤，整个类别库表就构造好了!类似下图所示：

有了以上的类库表之后，实现IsKindOf()函数的功能就轻而易举了：

BOOL GrandFather::IsKindof(const CRuntimeClass* pClass)const
{
    CRuntimeClass* pClassThis = GetRuntimeClass();
    while(pClassThis != NULL)
    {
        if (pClassThis == pClass)
            return TRUE;
        pClassThis = pClassThis->m_pBaseClass;
    }
    return FALSE;
}

接着，就可以在main函数中进行调用了：

void main()
{
    GrandFather* pGrandSon = new GrandSon;
    cout << "pGrandSon->IsKindOf(RUNTIME_CLASS(GrandFather)) "<< pGrandSon->IsKindof(&GrandFather::classGrandFather)<< "\n";
    cout << "pGrandSon->IsKindOf(RUNTIME_CLASS(Father)) "<< pGrandSon->IsKindof(&Father::classFather)<< "\n";
    cout << "pGrandSon->IsKindOf(RUNTIME_CLASS(Son)) "<< pGrandSon->IsKindof(&Son::classSon) << "\n";
    cout << "pGrandSon->IsKindOf(RUNTIME_CLASS(Daughter)) "<< pGrandSon->IsKindof(&Daughter::classDaughter) << "\n";
    delete pGrandSon;
    getchar();
}

执行结果如下：

参考资料：

《深入浅出MFC》

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