何时使用运行时类型信息？答案

【问题标题】：When to use run-time type information?何时使用运行时类型信息？
【发布时间】：2009-10-05 14:33:04
【问题描述】：

如果我有一些东西的各种子类，以及对这些子类的实例进行操作的算法，并且如果算法的行为根据实例的特定子类而略有不同，那么最常用的面向对象方法这是使用虚拟方法。

例如，如果子类是 DOM 节点，并且如果算法要插入子节点，则该算法会根据父节点是 DOM 元素（可以有子节点）还是 DOM 文本（不能): 因此insertChildren 方法在DomNode 基类中可能是虚拟的（或抽象的），并且在DomElement 和DomText 子类中的每个子类中实现不同。

另一种可能性是给实例一个公共属性，其值可以读取：例如，算法可能读取DomNode 基类的nodeType 属性；或者另一个例子，你可能有不同类型（子类）的网络数据包，它们共享一个共同的数据包头，你可以读取数据包头来查看它是什么类型的数据包。

我没有太多使用运行时类型的信息，包括：

C# 中的 is 和 as 关键字
向下转型
点网中的 Object.GetType 方法
C++ 中的typeid 运算符

当我添加一个取决于子类类型的新算法时，我倾向于在类层次结构中添加一个新的虚拟方法。

我的问题是，什么时候适合使用运行时类型信息而不是虚函数？

【问题讨论】：

标签： c# c++ casting oop runtime-type

【解决方案1】：

当没有其他办法时。虚拟方法始终是首选，但有时它们无法使用。发生这种情况的原因有很多，但最常见的原因是您没有要使用的类的源代码，或者您无法更改它们。当您使用遗留系统或封闭源代码商业库时，通常会发生这种情况。

在 .NET 中，您可能还必须动态加载新的程序集，例如插件，并且您通常没有基类，但必须使用鸭子类型之类的东西。

【讨论】：

为什么说 RTTI 已被弃用，这是不得已而为之的方法？
@ChrisW，它更难理解，执行起来也慢得多。它没有被弃用，只是其他方法更好:)
哦，还有可维护性问题。频繁检查类类型的代码是在添加新类时更改的噩梦。
wilmott.com/messageview.cfm?catid=10&threadid=37956 - 这是一个很好的讨论为什么它比虚拟调度慢
@ChrisW，同样使用 RTTI，控制类行为的代码也从类代码中移除。如果一个类臃肿，这可能是一件好事，但大多数时候这是一件坏事，因为该代码往往会在系统中传播，从而更难理解正在发生的事情。

【解决方案2】：

在 C++ 中，在其他一些晦涩难懂的情况（主要处理劣质设计选择）中，RTTI 是一种实现所谓的multi methods 的方法。

【讨论】：

这是“一种”方式，是的；另一种方法是使用仅使用虚函数的en.wikipedia.org/wiki/Double_dispatch：您将为参数类型的每个子类添加一个新的虚函数。
如果你看一下我贴的链接，你会发现它实际上导致了“多次调度”，这是对双重调度的概括。 :)

【解决方案3】：

Delphi 开发人员非常熟悉这种结构（“is”和“as”），因为事件处理程序通常将对象向下转换为共同的祖先。例如事件 OnClick 传递唯一的参数 Sender: TObject 而不管对象的类型，无论是 TButton、TListBox 还是任何其他。如果你想知道更多关于这个对象的信息，你必须通过“as”来访问它，但是为了避免异常，你可以在之前用“is”来检查它。这种向下转换允许对象和方法的设计类型绑定，而这在严格的类类型检查中是不可能的。想象一下，如果用户单击 Button 或 ListBox，您想做同样的事情，但如果它们为我们提供了不同的函数原型，就不可能将它们绑定到同一个过程。

在更一般的情况下，一个对象可以调用一个函数来通知例如该对象已更改。但事先它让目的地有可能“亲自”（通过现状）了解他，但不一定。它通过将 self 作为所有对象的最常见祖先（在 Delphi 案例中为 TObject）传递来做到这一点

【讨论】：

是的，事件处理程序就是一个很好的例子。更一般地说，任何时候您的应用程序想要存储指向应用程序类型的指针，使用不知道您的应用程序类型的框架代码；这包括例如使用许多点网框架类型的object Tag 属性，以及传递给Win32 的CreateThread 函数的void* lpParameter。你可以很容易地存储它，但是当你把它拿回来时，你需要沮丧。
@ChrisW：我不认为你可以从void* 中获得dynamic_cast（至少在C++ 中不行）。编译器如何知道指向的地址有一个多态类型的对象，以及它的内部数据的布局是什么？

【解决方案4】：

dynamic_cast，如果我没记错的话，取决于 RTTI。当对象通过 void 指针传递时，一些晦涩的外部接口也可能依赖 RTTI（无论出于何种原因，可能会发生）。

话虽如此，在 10 年的专业 C++ 维护工作中，我还没有在野外看到过 typeof()。（幸运。）

【讨论】：

typeof 将添加 C++0x 作为 decltype 关键字（非常有用，IMO）。它不属于运行时类型信息，它是一种编译时构造，也是一种有效利用 C++ 编译器所拥有的某些信息的方法，但目前仅用于错误消息。

【解决方案5】：

您可以参考更有效的 C# 以了解运行时类型检查正常的情况。

Item 3. 专门化通用算法使用运行时类型检查

您可以通过以下方式轻松重用泛型只需指定新的类型参数。具有新类型的新实例化参数意味着一种新的类型类似的功能。

这一切都很棒，因为你写更少的代码。然而，有时被更通用的意思是不服用更具体的优势，但明显优越，算法。 C# 语言规则考虑到了这一点。只需要你认出你的算法可以更多高效当类型参数拥有更大的能力，然后去编写该特定代码。此外，创建第二个泛型类型指定不同的约束并不总是有效。通用的实例化是基于对象的编译时类型，以及不是运行时类型。如果你未能考虑到这一点，你可能会错过可能的效率。

例如，假设您编写了一个类，该类提供对通过 IEnumerable 表示的项目序列的逆序枚举。为了向后枚举它，您可以对其进行迭代并将项目复制到具有索引器访问（如 List）的中间集合中，然后使用索引器访问向后枚举该集合。但是，如果您的原始 IEnumerable 是 IList，为什么不利用它并提供更高效的方式（无需复制到中间集合）来向后迭代项目。所以基本上这是一个我们可以利用但仍然提供相同行为（向后迭代序列）的特殊功能。

但总的来说，您应该仔细考虑运行时类型检查，并确保它不违反 Liskov 替换原则。

【讨论】：