深入探究C++ typeid

一、typeid的概念

C++里的typeid是运算符，可以获取一个表达式的类型信息。它的返回值是一个类型信息的引用类型，表示该表达式的数据类型。

// 示例代码
#include <iostream>
#include <typeinfo>

using namespace std;

int main()
{
    int a = 0;
    double b = 1.0;
    const string c = "hello";
    
    cout << typeid(a).name() << endl;
    cout << typeid(b).name() << endl;
    cout << typeid(c).name() << endl;

    return 0;
}

运行以上代码，输出如下：

i
d
NSt7__cxx1112basic_stringIcSt11char_traitsIcESaIcEEE

可以看到输出的内容都是类型信息，分别对应int类型、double类型和string类型。

二、typeid的使用

C++里的typeid可以用于不同的场景，本节将会介绍一些常见的使用方式。

1. typeid与指针

使用typeid获取指针所指向的类型信息。

// 示例代码
#include <iostream>
#include <typeinfo>

using namespace std;

int main()
{
    int a = 0;
    double b = 1.0;
    const string c = "hello";
    
    cout << typeid(&a).name() << endl;
    cout << typeid(&b).name() << endl;
    cout << typeid(&c).name() << endl;

    return 0;
}

运行以上代码，输出如下：

Pi
Pd
PKc

可以看到输出的内容都是指针类型信息。

2. typeid与多态及继承

运用typeid可以方便地获取对象的类型信息，在多态及继承的场景下特别有用。

示例代码如下：

// 示例代码
#include <iostream>
#include <typeinfo>

using namespace std;

class Animal {
public:
    virtual void speak() {}
};

class Cat : public Animal {
public:
    virtual void speak() {
        cout << "I'm a cat." << endl;
    }
};

class Dog : public Animal {
public:
    virtual void speak() {
        cout << "I'm a dog." << endl;
    }
};

void outputType(Animal* a) {
    if (typeid(*a) == typeid(Cat)) {
        cout << "Cat" << endl;
    } else if (typeid(*a) == typeid(Dog)) {
        cout << "Dog" << endl;
    }
}

int main()
{
    Cat c;
    Dog d;

    Animal* a1 = &c;
    Animal* a2 = &d;

    outputType(a1);
    outputType(a2);

    return 0;
}

运行以上代码，输出如下：

Cat
Dog

可以看到在outputType()中使用了typeid来判断传入的指针的类型，并输出类型名称。

三、typeid的局限性

虽然使用typeid可以方便地获取对象的类型信息，但是在某些场景下会受到其局限性的影响。

1. typeid与基本类型

在基本类型（例如int、double等）的场景下，typeid无法提供具体的类型信息。

// 示例代码
#include <iostream>
#include <typeinfo>

using namespace std;

int main()
{
    int i = 0;
    double d = 1.0;
    
    cout << typeid(i).name() << endl;
    cout << typeid(d).name() << endl;

    return 0;
}

运行以上代码，输出如下：

i
d

可以看到输出的内容只包含类型信息，无法提供有用信息。

2. typeid与泛型

在虚拟函数和泛型编程中，使用typeid也会受到一定的限制。

// 示例代码
#include <iostream>
#include <typeinfo>

using namespace std;

template <typename T>
void printType(T t) {
    cout << typeid(t).name() << endl;
}

int main()
{
    int i = 0;
    double d = 1.0;
    const string c = "hello";
    
    printType(i);
    printType(d);
    printType(c);

    return 0;
}

运行以上代码，输出如下：

i
d
NSt7__cxx1112basic_stringIcSt11char_traitsIcESaIcEEE

可以看到在使用模板函数时，typeid的显示方式与普通的方法有所不同，无法直接获取类型名称。

四、总结

C++中的typeid可以方便地获取类型信息，与面向对象编程的多态机制和继承机制相辅相成，在某些场景下使用效果明显。但值得注意的是，typeid也存在一些局限性，比如在基本类型和泛型编程的场景下效果不佳，需要开发者在使用时进行注意。