C++ 中如何实现运行时多态 (RTTI)？

推荐答案

在C++中，运行时多态（RTTI，Run-Time Type Information）主要通过以下两种机制实现：

1. 虚函数（Virtual Functions）：通过基类指针或引用调用派生类的重写函数。
2. typeid 运算符：用于获取对象的实际类型信息。

示例代码

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本题详细解读

1. 虚函数（Virtual Functions）

虚函数是实现运行时多态的核心机制。通过在基类中声明虚函数，并在派生类中重写这些函数，可以在运行时根据对象的实际类型调用相应的函数。

• 虚函数表（VTable）：每个包含虚函数的类都有一个虚函数表，表中存储了指向实际函数的指针。当通过基类指针或引用调用虚函数时，程序会根据对象的实际类型查找虚函数表，并调用正确的函数。
• override 关键字：C++11引入了override关键字，用于显式标记派生类中重写的虚函数，避免因函数签名不匹配而导致的错误。

2. typeid 运算符

typeid 运算符用于在运行时获取对象的类型信息。它返回一个std::type_info对象，其中包含了类型的名称等信息。

• typeid 的使用场景：通常用于调试、日志记录或类型检查。需要注意的是，typeid 只能用于多态类型（即包含虚函数的类），否则返回的是静态类型信息。
• type_info 类：typeid 返回的对象是std::type_info类型的实例，可以通过name()方法获取类型的名称。

3. 运行时多态的应用

运行时多态在C++中广泛应用于以下场景：

• 接口设计：通过基类定义接口，派生类实现具体功能，从而实现灵活的代码扩展。
• 工厂模式：通过基类指针返回不同类型的派生类对象，隐藏具体实现细节。
• 动态类型检查：在需要根据对象类型执行不同操作的场景中，使用typeid进行类型判断。

通过虚函数和typeid的结合使用，C++实现了强大的运行时多态机制，使得程序能够在运行时根据对象的实际类型执行相应的操作。