C++ typeid实现原理

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：

1. class type_info {
2. public:
3. virtual ~type_info();
4. _CRTIMP_PURE bool __CLR_OR_THIS_CALL operator==(const type_info& rhs) const;
5. _CRTIMP_PURE bool __CLR_OR_THIS_CALL operator!=(const type_info& rhs) const;
6. _CRTIMP_PURE int __CLR_OR_THIS_CALL before(const type_info& rhs) const;
7. _CRTIMP_PURE const char* __CLR_OR_THIS_CALL name(__type_info_node* __ptype_info_node = &__type_info_root_node) const;
8. _CRTIMP_PURE const char* __CLR_OR_THIS_CALL raw_name() const;
9. private:
10. void *_m_data;
11. char _m_d_name[1];
12. __CLR_OR_THIS_CALL type_info(const type_info& rhs);
13. type_info& __CLR_OR_THIS_CALL operator=(const type_info& rhs);
14. _CRTIMP_PURE static const char *__CLRCALL_OR_CDECL _Name_base(const type_info *,__type_info_node* __ptype_info_node);
15. _CRTIMP_PURE static void __CLRCALL_OR_CDECL _Type_info_dtor(type_info *);
16. };

测试代码：

1. #include <iostream>
2. using namespace std;
3. class Object
4. {
5. };
6. int main()
7. {
8. Object obj;
9. cout << "type name:" << typeid(obj).name() << endl;
10. cout << "type raw name:" << typeid(obj).raw_name() << endl;
11. if(typeid(obj) == typeid(Object))
12. {
13. cout << "type is equal" << endl;
14. }
15. else
16. {
17. cout << "type is not equal" << endl;
18. }
19. return 0;
20. }

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：

1. #include <iostream>
2. using namespace std;
3. class Object
4. {
5. };
6. int main()
7. {
8. const type_info* p = &typeid(Object);
9. cout << p << endl;
10. return 0;
11. }

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。

http://blog.csdn.net/passion_wu128/article/details/38441633