C++ typeid 和虚函数详解
作者：chls
typeid 和虚函数
前面咱们讲到 typeid 的操作返回值是 type_info 对象的引用，然后输出返回值的地址是相同的，测试代码如下：
#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;
class Base{
public:
virtual
void test(){
cout << "Base::test" << endl;
}
};
class Derived : public Base{
public:
void test(){
cout << "Derived::test" << endl;
}
virtual
~Derived(){
cout << "Derived::~Derived" << endl;
}
};
int main()
{
Base* pBase = new Base();
Base* pBase2 = new Derived();
Derived* pDerive = new Derived();
//typeid(pBase2) 和 typeid(pDerive) 返回地址相同
cout << "typeid(pBase2) = " << &typeid(*pBase2) << " typeid(pDerive) = "<< &typeid(*pDerive) << endl;
return 0;
}
output信息：
typeid(pBase2) = 0x55dd724c6d48 typeid(pDerive) = 0x55dd724c6d48
也就是说，0x55dd724c6d48 就是 Derived 类编译之后的类标识（type_info）数据信息！是否真的如此，咱们可以添加一下代码测试：
int main()
{
Base* pBase = new Base();
Base* pBase2 = new Derived();
Derived* pDerive = new Derived();
//typeid(pBase2) 和 typeid(pDerive) 返回地址相同
cout << "typeid(pBase2) = " << &typeid(*pBase2) << " typeid(pDerive) = "<< &typeid(*pDerive) << endl;
//class Base type_info 地址
cout << "typeid(Base) = " << &typeid(Base) << endl;
//class Derive type_info 地址
cout << "typeid(Derived) = " << &typeid(Derived) << endl;
//指针类型推导
cout << "point ---- typeid(pBase2) = " << &typeid(pBase2) << " typeid(pDerive) = "<< &typeid(pDerive) << endl;
return 0;
}
ouput信息：
typeid(pBase2) = 0x562309345d48 typeid(pDerive) = 0x562309345d48
typeid(Base) = 0x562309345d60
typeid(Derived) = 0x562309345d48
point ---- typeid(pBase2) = 0x562309345d28 typeid(pDerive) = 0x562309345d08
可以看到，Derived 类的 type_info 信息的地址就是 0x558a4dec7d48 ！要注意的一点：直接对指针类型进行操作，并不能返回正确的原始类型。
好了嘛，那 typeid 到底是咋从虚函数表找到这个地址的呢？如果大家看过我之前的 深入理解new[]和delete[]_master-计算机科学专栏-CSDN博客 一文，应该就能够想到是不是C++编译器对虚函数表进行构造的过程中是不是也一样，做了地址偏移呢？
咱们看看上面代码的汇编信息：
通过查看汇编信息，我们得到以下结论：
虚函数表中确实存有typeinfo信息（第一个虚函数的地址偏移 -1 即是）typeinfo信息是区分指针类型是的（指针类型有前缀P，例如 P4Base、P7Derived）
然后，我们仔细观察四个 typeinfo 类（Derived*、 Base*、Derived、Base），每个typeinfo 类都有一个虚函数表，继承自 vtable for __cxxabiv1::******* ，后面的信息会不一样。这里对该信息做一下简单说明：
对于启用了 RTTI 的类来说会继承 __cxxabiv1 里的某个类所有的基础类（没有父类的类）都继承于_class_type_info所有的基础类指针都继承自 __pointer_type_info所有的单一继承类都继承自 __si_class_type_info所有的多继承类都继承自 __vmi_class_type_info以typeinfo for Derived为例：
然后是指向存储类型名字的指针，
如果有继承关系，则最后是指向父类的 typeinfo 的记录。
所以，如果是正常调 typeinfo 基类（_class_type_info、__pointer_type_info、__si_class_type_info、__vmi_class_type_info）的方法，应该会动态调到 type_info 的继承类 （typeinfo for Derived*、typeinfo for Base*、typeinfo for Derived、typeinfo for Base）的方法。
但是，typeid 操作指针类型时并不是这样，说明C++编译器底层有特殊处理！
调试以下代码：
cout << typeid(*pBase2).name();
cout << typeid(*pDerive).name();
cout << typeid(pBase2).name();
cout << typeid(pDerive).name();
通过汇编信息，可以看到这里并没有做任何动态调用的逻辑，而是直接返回该指针类型的typeinfo信息，这也就解释了为什么 typeid 操作指针和操作对象的结果不一样！
那么我们在使用typeid时，如果要获取到真实对象类型，应该要将指针去掉！
为了验证我们前面的结论： 虚函数表中确实存有typeinfo信息（第一个虚函数的地址偏移 -1 即是），咱们可以直接通过指针的方式操作虚函数表！
测试代码如下：
#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;
class Base{
public:
virtual
void test(){
cout << "Base::test" << endl;
}
};
class Derived : public Base{
public:
void test(){
cout << "Derived::test" << endl;
}
virtual
~Derived(){
cout << "Derived::~Derived" << endl;
}
};
typedef void (*FUNPTR)();
type_info* getTypeInfo(unsigned long ** vtbl){
type_info* typeinfo = (type_info*)((unsigned long)vtbl[-1]);
return typeinfo;
}
void visitVtbl(unsigned long ** vtbl, int count)
{
cout << vtbl << endl;
cout << "\t[-1]: " << (unsigned long)vtbl[-1] << endl;
typedef void (*FUNPTR)();
for (int i = 0; vtbl[i] && i < count; ++i)
{
cout << "\t[" << i << "]: " << vtbl[i] << " -> ";
FUNPTR func = (FUNPTR)vtbl[i];
func();
}
}
int main()
{
Base* pBase = new Base();
Base* pBase2 = new Derived();
Derived* pDerive = new Derived();
//这里去遍历虚函数表
visitVtbl((unsigned long **)*(unsigned long **)pBase2, 2);
//获取虚函数表-1位置的typeinfo地址
cout << "pDerive = " << getTypeInfo((unsigned long **)*(unsigned long **)pDerive) << " "
<< getTypeInfo((unsigned long **)*(unsigned long **)pDerive)->name() << endl;
//获取虚函数表-1位置的typeinfo地址
cout << "pBase2 = " << getTypeInfo((unsigned long **)*(unsigned long **)pBase2) << " "
<< getTypeInfo((unsigned long **)*(unsigned long **)pBase2)->name() << endl;
return 0;
}
这里要注意的一点是，遍历虚函数表 visitVtbl 方法的第2个参数，自己控制不要越界，此外，还要注意调用的顺序，如果先调用了虚析构函数，会导致内存错误！
output信息：
0x5620022edd10
[-1]: 94695475567936
[0]: 0x5620022eb5fa -> Derived::test
[1]: 0x5620022eb636 -> Derived::~Derived
pDerive = 0x5620022edd40 7Derived
pBase2 = 0x5620022edd40 7Derived
通过直接访问虚函数表-1位置，我们可以看到输出的日志信息与我们前面的结论是一致的！也即是C++编译器给我们做了偏移操作（在-1的位置存储了type_info信息，实例化对象中的虚函数表地址是偏移之后的地址）。
总结
本篇文章就到这里了，希望能够给你带来帮助，也希望您能够多多关注脚本之家的更多内容！