类型名称的 typeid 是否总是在 C++ 中的编译时评估？

Question

我想检查 typeid 在与类型名称（即 typeid(int)、typeid(std::string)...）一起使用时在编译时进行评估。

为此，我在一个循环中重复了两个 typeid 调用的比较，并在启用优化的情况下对其进行编译，以查看编译器是否简化了循环（通过查看执行时间是 1us，而当它简化时160 毫秒，而不是）。

我得到了奇怪的结果，因为有时编译器简化了代码，有时却没有。我使用g++（我尝试了不同的4.x版本），程序如下：

#include <iostream>
#include <typeinfo>
#include <time.h>

class DisplayData {};

class RobotDisplay: public DisplayData {};
class SensorDisplay: public DisplayData {};

class RobotQt {};
class SensorQt {};

timespec tp1, tp2;
const int n = 1000000000;

int main()
{
    int avg = 0;
    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &tp1);
    for(int i = 0; i < n; ++i)
    {
//      if (typeid(RobotQt) == typeid(RobotDisplay))    // (1) compile time
//      if (typeid(SensorQt) == typeid(SensorDisplay))  // (2) compile time
        if (typeid(RobotQt) == typeid(RobotDisplay) || 
            typeid(SensorQt) == typeid(SensorDisplay))    // (3) not compile time ???!!!
            avg++;
        else
            avg--;
    }
    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &tp2);
    std::cout << "time (" << avg << "): " << 
        (tp2.tv_sec-tp1.tv_sec)*1000000000+(tp2.tv_nsec-tp1.tv_nsec) << 
        " ns" << std::endl;
}

这个问题出现的条件还不清楚，但是：
- 如果不涉及继承，没问题（总是编译时）
- 如果我只做一个比较，没问题
- 如果所有项都是错误的，问题只会在比较分离时出现

那么，关于 typeid 的工作原理，有什么我没有得到的（当与类型名称一起使用时，它是否总是应该在编译时进行评估？）或者这可能是评估或优化中的 gcc 错误？

关于上下文，我将问题追溯到这个非常简化的示例，但我的目标是将 typeid 与模板类型一起使用（因为无法实现部分函数模板特化）。

感谢您的帮助！

Answer 1

我真的不知道你的问题的答案，但如果你使用 is_same 元函数而不是 typeid 你可能会得到更理想的结果。即使你没有访问这个元函数，写一个也很容易：

template < typename T1, typename T2 >
struct is_same
{
  enum { value = false }; // is_same represents a bool.
  typedef is_same<T1,T2> type; // to qualify as a metafunction.
};

template < typename T >
struct is_same
{
  enum { value = true };
  typedef is_same<T,T> type;
};

Answer 2

typeid 是运行时类型识别机制的一部分，这表明了它的用途：它的主要用途是在运行时识别对基类的指针/引用的动态类型。当类型在编译时静态已知时，您无需“识别”它们，因为您已经知道它们是什么。

在示例中，虽然在运行时没有什么可识别的，但结果在编译时没有任何用处（typeid 不能出现在 const 表达式中，这是模板元编程所需要的） .

所以我也推荐is_same

Answer 3

对于任何类型 T，如果 T 是多态的，编译器需要在运行时评估 typeid 的东西。如果 T 是非多态的，编译器需要在编译时评估 typeid 的东西。但是，我在 C++ 草案 (n3000.pdf) 中找不到相关参考。

事实上，在我参与的一个项目中，这个技巧被用来发现一个类在运行时是否是多态的。

template <class T>  
bool isPolymorphic() {  
    bool answer=false; 
    T *t = new T(); 
    typeid(answer=true,*t);  
    delete t; 
    return answer;  
} 

几个月前我在 SO 上问过一个相关问题 here。