運行時類型特性

相比于其他面向對象語言，C++更傾向于編譯時處理。如你之前所學，重寫方法之所以有效，是因為方法與其實現之間存在一層間接關系，而不是因為對象內置了對其所屬類的知識。然而，C++中確實有一些特性提供了對對象的運行時視圖。這些特性通常被歸為一組功能，稱為運行時類型信息（RTTI）。

RTTI提供了許多有用的特性，用于處理對象的類成員信息。其中一個特性是 dynamic_cast()，它允許你在面向對象的層次結構中安全地在類型之間轉換；這在本章前面已經討論過。在沒有虛表（即沒有虛方法）的類上使用 dynamic_cast() 會導致編譯錯誤。

有趣且不尋常的繼承問題

RTTI的第二個特性是 typeid 運算符，它允許你在運行時查詢對象的類型。大多數情況下，你不應該需要使用 typeid，因為基于對象類型有條件地運行的代碼最好通過虛方法處理。以下代碼使用 typeid 根據對象的類型打印消息：

import <typeinfo>;
class Animal { public: virtual ~Animal() = default; };
class Dog : public Animal {};
class Bird : public Animal {};

void speak(const Animal& animal) {
    if (typeid(animal) == typeid(Dog)) {
        cout << "Woof!" << endl;
    } else if (typeid(animal) == typeid(Bird)) {
        cout << "Chirp!" << endl;
    }
}

每當你看到這樣的代碼時，你應該立即考慮使用虛方法重新實現功能。在這種情況下，更好的實現方式是在 Animal 類中聲明一個名為 speak() 的虛方法。Dog 類重寫該方法以打印 "Woof!"，而 Bird 類重寫該方法以打印 "Chirp!"。這種方法更符合面向對象編程的思想，即將與對象相關的功能賦予這些對象。

警告：typeid 運算符只有在類至少有一個虛方法時才能正確工作，即當類有虛表時。此外，typeid 運算符會從其參數中去除引用和常量修飾符。typeid 運算符可能對于日志記錄和調試目的有用。以下代碼展示了如何使用 typeid 進行日志記錄。logObject() 函數接受一個可記錄的對象作為參數。這種設計使得任何可以被記錄的對象都繼承自 Loggable 類，并支持一個名為 getLogMessage() 的方法。

class Loggable { public: virtual ~Loggable() = default; virtual std::string getLogMessage() const = 0; };
class Foo : public Loggable { public: std::string getLogMessage() const override { return "Hello logger."; } };

繼承技巧的發現

class Loggable {
public:
    virtual ~Loggable() = default;
    virtual std::string getLogMessage() const = 0;
};

class Foo : public Loggable {
public:
    std::string getLogMessage() const override {
        return "Hello logger.";
    }
};

void logObject(const Loggable& loggableObject) {
    cout << typeid(loggableObject).name() << ": ";
    cout << loggableObject.getLogMessage() << endl;
}

logObject() 函數首先將對象類的名稱寫入輸出流，然后是其日志消息。這樣，當你稍后閱讀日志時，你可以看到每條寫入的行是由哪個對象負責的。以下是使用 Microsoft Visual C++ 2019 編譯并調用 logObject() 函數時生成的輸出示例：

class Foo: Hello logger.

如你所見，由 typeid 運算符返回的名稱是 “class Foo”。然而，這個名稱依賴于你使用的編譯器。例如，如果你使用 GCC 編譯相同的代碼，輸出將如下所示：

3Foo: Hello logger.

注意：如果你使用 typeid 進行的目的不是日志記錄和調試，請考慮使用虛方法重新實現它。