В этой главе рассматриваются RTTI и усовершенствованные операции приведения типа C++.

В этом разделе описан синтаксис и даются примеры использования RTTI.

Операция typeid

Для получения информации о типе во время выполнения программы применяется операция typeid:

Ее операндом является либо имя типа, либо выражение, оцениваемое как некоторый тип. Операция возвращает константную ссылку на объект класса type_info, объявленный в заголовке typeinfo.h.

Если операция не может определить тип своего операнда, она выбрасывает исключение типа bad_typeid.

Следует помнить, что RTTI в собственном смысле, как динамическое распознавание типа, работает только с полиморфными типами, т. е. классами, имеющими хотя бы одну виртуальную функцию. Если применить операцию typeid к обычному типу, идентификация типа будет произведена статически, т. е. при компиляции.

type info

Класс type_info объявлен следующим образом:

class _TIDIST _rtti type_info {

public:

tpid * tpp;

private:

cdecl type_info(const type info FAR &);

type info & cdecl operator=(const type_info _FAR &);

public:

virtual _cdecl ~type_info() ;

bool cdecl operator==(const type info FAR &) const;

bool cdecl operator!=(const type info FAR &) const;

bool _cdecl before(const type_info _FAR &) const;

const char _FAR *_cdecl name() const;

protected:

cdecl type_info(tpid * tpp) { tpp = tpp; } };

Открытые элементы класса представлены операциями сравнения на равенство и неравенство, а также функциями name () и before (). Первая возвращает указатель на символьную строку с именем типа. Вторая возвращает true, если класс ее объекта является базовым по отношению к классу аргумента.

Вот пример с использованием операции typeid и класса type_info:

///////////////////////////////////

//

#include <typeinfo.h>

#include <iostream.h>

#include <string.h>

#pragma hdrstop

#include <condefs.h>

class Base { // Базовый класс.

public:

virtual ~Base (){} };

class Derived: public Base { // Производный класс.

char *str;

public:

Derived(const char *s) {

str = new char[strien(s)+1];

strcpy(str, s);

}

~Derived() { delete [] str;}

const char *Get() ( return str;}};

int main() {

Derived d("Derived class' string.");

Base &bRef = d; // Базовая ссылка на производный объект.

cout << "Typeinfo of bRef: " << typeid(bRef).name() << end1;

if (typeid(bRef) == typeid(Derived))

cout << "Contents of bRef: "<< ((Derived 6)bRef).Get() << endl;

else

cout << "Cannot cast safely bRef to Derived." << endl;

return 0;

Здесь демонстрируется операция typeid, сравнение типов и функция name () класса type_inf о. Программа выводит:

Typeinfo of bRef: Derived

Contents of bRef: Derived class' string.

Сравнение типов объекта bRef и Derived показывает, что они совпадают, и программа приводит ссылку к производному типу. Если закомментировать виртуальный деструктор класса Base, он станет неполиморфным, и typeid уже не сможет определить тип объекта, на который в действительности ссылается bRef:

Typeinfo of bRef: Base

Cannot cast safely bRef to Derived.

class Base { public:

virtual ~Base () { }

virtual const char *Get() { throw MyExcpt; } };

try {

cout << "Contents of bRef: " << bRef.Get() << endl;

} catch(MyExcept) {

}

bad_typeid

Если typeid не может определить тип объекта, выбрасывается исключение bad_typeid. Это происходит, например, при попытке определить тип, на который ссылается нулевой указатель:

/////////////////////////////////////

// BadType.cpp: Исключение bad_typeid.

//

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

#pragma hdrstop

#include <condefs.h>

class Base { public:

virtual ~Base() {} };

class Derived: public Base {};

int main() {

try {

Base *bp = NULL;

cout<< "Typeid of bp: " << typeid(*bp).name() << endl;

} catch(bad_typeid) {

cout << "Bad typeid caught!"<< endl;

} return 0;

}

Здесь нужно вспомнить, для чего вообще может служить приведение типа. Можно назвать следующие случаи:

• Чтобы изменить действительное представление данных либо поведение объекта, на который ссылается некоторый указатель. Простейшее приведение такого рода — преобразование целого типа в вещественный.

• Чтобы изменить лишь интерпретацию компилятором некоторых данных, не меняя их действительного (физического) представления. Таково, например, приведение типа int к типу unsigned и наоборот.

• Чтобы снять ограничения на возможные манипуляции с объектом, накладываемые модификатором const.

Эти три случая соответствуют, говоря, может быть, несколько упрощенно, трем последним из перечисленных в начале раздела операций. Операция же dynamic cast позволяет безопасно приводить типы в различных полиморфных иерархиях классов, в том числе с виртуальными базовыми классами.

Мы начнем с более простых и традиционных приведений.

reinterpret_cast

Синтаксис данной формы операции приведения таков:

Такую операцию можно применить для того, чтобы изменить интерпретацию объекта без действительного преобразования данных.

Целевой_тип может быть типом ссылки, указателя, целым, перечислимым или вещественным типом.

Операция возвращает значение целевого типа.

Возможно, например, явное преобразование указателя в целый тип, равно как и обратная операция. Можно приводить указатель на функцию одного •типа к указателю на функцию другого типа или на некоторый объект, при условии, что он (указатель на объект) имеет достаточную разрядность.

Вот пример преобразования указателя в целое и наоборот:

//

#include <iostream.h>

#pragma hdrstop

#include <condefs.h>

int main () {

int i = 7;

int *ip = Si;

int temp = reinterpret cast<int>(ip);

cout.setf(ios::showbase) ;

cout << "Pointer value is"<< ip << end1;

cout << "Representation of a pointer as int is " << hex << temp << endl;

cout << "Convert it back and dereference:"<<*reinterpret_cast<int*>(temp) << endl;

return 0;

}

Эта программа выводит:

Pointer value is 0065FEOO

Representation of a pointer as int is Ox65fe00

Convert it back and dereference: 0х7

Все это можно проделать, разумеется, и с помощью обычных операций приведения, однако последние мало надежны. Тут при опечатках могут происходить совершенно дикие преобразования, и компилятор не выдает даже предупреждающих сообщений. Специальные же операции имеют более корректный вид и явно показывают, что вы делаете.

const_cast

Операция cons't_cast имеет ту же форму, что и предыдущая:

Целевой тип, возвращаемый такой операцией, может быть любым и должен отличаться от типа аргумента только модификаторами const и volatile.

Вот пример инициализации динамической константной строки:

// ConstCast.срр: Подавление модификатора const.

//

#include <string.h>

#include <iostream.h>

#pragma hdrstop

#include <condefs.h>

int main ()

cons с char *ip;

ip = new char[20];

strcpy(const_cast<char*>(ip), "New const string,");

cout << ip << end1; delete [] ip;

return 0;

static_cast

Операция статического приведения типа

может выполнять преобразования между числовыми типами, а также между указателями либо ссылками на объекты классов, находящихся в иерархическом отношении (если оно однозначно и базовый класс — не виртуальный). Операция реализуется во время компиляции.

Если некоторый указатель может быть приведен к типу Т*, то объект этого типа может быть приведен к типу Т&.

Объект или значение могут быть приведены к объекту некоторого класса, если в данном классе объявлен соответствующий конструктор или имеется подходящая операция преобразования. Этот момент продемонстрирован в приведенной ниже программе.

// StatCast.срр: Статическое нисходящее приведение типа.

//

#include <iostream.h>

#pragma hdrstop

#include <condefs.h>

class A {} ;

class B: public A { public:

int i;

B(int ii): i(ii) {}

B(A&): i(11) {

cout << "Derived conversion constructor... ";

} };

int main() {

В b(22), *pb = &b;

A Sra = static cast<A&>(b); // Ссылка на b как

// базовый объект.

А *ра = static_cast<A*>(pb); // Указатель на b как

// базовый объект.

cout << "Derived object: " << b.i << endl;

cout << "Downcasting pointer to pointer: "

<< static_cast<B*>(pa)->i << endl;

// Приведение

// указателей.

cout <<"Downcasting referense to referense: "

<< static cast<B&>(га).i<< endl;

// Приведение

// к ссылке.

cout << "Downcasting reference to object: ";

cout << static cast<B>(ra).i<< endl;

// Приведение

// к объекту.

return 0;

}

Вот что выводит этот код:

Derived object: 22

Downcasting pointer to pointer: 22

Downcasting referense to referense: 22

Downcasting reference to object: Derived conversion

constructor... 11

Как видите, приведение ссылки базового класса к ссылке производного дает ссылку на первоначальный объект производного класса (b), в то время как преобразование той же ссылки в представитель производного класса конструирует новый (временный) объект.

dynamic_cast

Операция динамического приведения типа

не имеет аналогов среди операций, выполняемых .с применением “классической” нотации приведения. Операция и проверка ее корректности при известных условиях происходит во время выполнения программы.

Целевой тип операции должен быть типом указателя, ссылки или void*. Если целевой тип — тип указателя, то аргументом должен быть указатель на объект класса; если целевой тип — ссылка, то аргумент должен также быть соответствующей ссылкой. Если целевым типом является void*, то аргумент также должен быть указателем, а результатом операции будет указатель, с помощью которого можно обратиться к любому элементу “самого производного” класса иерархии, который сам не может быть базовым ни для какого другого класса.

Приведение от производного класса к базовому разрешается на этапе компиляции. Преобразования от базового класса к производному, либо перекрестные преобразования на некоторой иерархии, происходят во время выполнения программы. Операция нисходящего приведения типа допустима только в случае, если базовый класс (класс аргумента) является полиморфным.

При попытке произвести некорректное преобразование операция возвращает нуль, если целевой_тип — указатель. Если ссылка, операция выбрасывает исключение типа bad_cast.

С помощью операции dynamic_cast можно выполнять нисходящее приведение виртуального базового класса, что невозможно сделать с применением обычной нотации приведений, при условии, что базовый класс является полиморфным и преобразование разрешается однозначно.

Ниже показаны две программы, демонстрирующие динамическое приведение типа. В первой из них для контроля успешности преобразований используются исключения, во второй — проверка на равенство результата нулю.

//////////////////////////////////////

// Dynamic.срр: Динамическое приведение типа.

//

#include <iostream.h>

#include <typeinfo.h>

#pragma hdrstop

#include <condefs.h>

public:

virtual ~B1() {} } ;

class B2 {}; class D:

public Bl,

public B2 {}; // Производный класс.

int main () {

D d;

Bl bl;

Bl &rbl = d;

try { //

// Нисходящее приведение. //

cout <<"Downcasting from Bl; object ID: "

<< typeid(rbl).name() << endl;

D &rd = dynamic_cast<DS>(rbl);

cout << "OK..."<< endl;

// Перекрестное приведение.

//

cout << "Cross-castind from Bl to B2; object ID: "

<< typeid(rbl).name() << endl;

B2 &rb2 = dynamic_cast<B2&> (rbl);

cout << "OK..." << endl;

//

// Попытка недопустимого приведения.

//

Bl &rrbl = bl;

cout << "Try invalid cross-casting; object ID:"

<< typeid(rrbl).name() << endl;

B2 &rrb2 = dynamic_ca3t<B2&>(rrbl);

cout << "OK..." << endl;

} catch(bad_cast) {

cout << "Cast failed." << endl;

} catch(bad_typeid) {

cout << "Typeid failed." << end1;

}

return 0;

}

Вывод программы:

Downcasbing from Bl; object. ID: D

OK. . .

Cross-castind from Bl to B2; object ID: D

OK. . .

Try invalid cross-casting; object ID: Bl

Cast failed.

Перекрестное приведение типа, т. е. такое, при котором классы хотя и относятся к одной иерархии, но находятся на разных ее “ветвях”, допускается и для обычных приведений, но в этом случае вряд ли вы получите сколько-нибудь осмысленный результат.

Действие операции dynamic_cast при перекрестном приведении типов можно представить следующим образом. Сначала ищется наивысший класс иерархии, являющий производным сразу от обоих классов, участвующих в преобразовании. Указатель приводится к этому классу (нисходящее преобразование). После этого он возводится до класса результата (преобразование от производного класса к базовому, что можно сделать всегда).

//

#include <iostream.h>

#include <typeinfo.h>

#pragma hdrstop

#include <condefs.h>

class VBase { // Виртуальный базовый класс. public:

virtual ~VBase() {} 1;

class Bl: public virtual VBase {};

class B2: public virtual VBase {};

class D: public Bl, public B2 {}; // Производный класс.

//

// Вспомогательная функция, аргументом которой

// может' быть любой класс данной иерархии.

//

void Report(VBase *pvb)

{

try {

cout << " ... Object ID: "

<< typeid (*pvb).name() << endl;

}

catch(bad_typeid) {

cout << " ...'Bad typeid in Report()."<< endl;

}

xin-. ilia in ( ) {

D d;

Bl bl;

{

Base *pvb = &d;

cout << "Original class: " << typeid(*pvb).name();

//не корректное приведение - pvb ссылается на объект //Производного класса.

//

Report (dynamic_cast<D*> (pvb) ) ;

pvb = o.al;

cout<< "Original class: " << typeid(*pvb).name();

//

// Следующее приведение не удается, поскольку объект,

// на который ссылается pvb, не является D. В Report()

// выбрасывается.bad_typeid, т.к. аргумент нулевой.

//

Report(dynamic cast<D*>(pvb));

} catch(bad__typeid) {

cout << " ... Bad typeid in main()." << end1;

}

return 0;

}

Программа выводит:

Original class: D ... Object ID: D

Original class: B1 ... Bad typeid in Report ().

Управление исключениями, идентификация типа времени выполнения и специальные операции приведения составляют в своем роде единство, которое, при грамотном к нему подходе, позволяет значительно повысить надежность и устойчивость создаваемого программного обеспечения. Конечно, ко всему этому придется довольно долго привыкать, если раньше вы программировали, скажем, только на традиционном С.

Этой главой мы заканчиваем описание стандартного языка C++. Следующая часть книги посвящена визуальным средствам C++Builder и связанными с ними особенностям языка этой системы.