C++ RTTI 詳解：dynamic_cast、typeid 與 type_info

RTTI (Run-Time Type Information) 簡介

C++ 提供運行時類型識別機制，允許通過基類指針/引用檢查對象實際派生類型。三大核心組件：

1. dynamic_cast：安全向下轉型。dynamic_cast(base_ptr) 若轉換成功返回派生類指針，否則返回 nullptr (指針版本) 或拋出 bad_cast (引用版本)。要求基類含虛函數 (多態類型)。
2. typeid：返回 const type_info&，描述類型信息。typeid(*ptr) 用於多態對象獲取動態類型；typeid(Type) 獲取靜態類型。支援 == 和 != 比較。
3. type_info：<typeinfo> 中定義的類，封裝類型名稱 (name())、比較運算符、before() (用於類型順序，如 map 鍵)。

使用示例

class Base { virtual ~Base() {} };
class Derived : public Base {};

Base* p = new Derived();
if (Derived* d = dynamic_cast(p)) { /* 成功 */ }
if (typeid(*p) == typeid(Derived)) { /* 同類型 */ }
cout << typeid(*p).name(); // 輸出類型名 (實現相關)

注意事項

• RTTI 可能增加編譯體積與運行開銷，嵌入式系統常禁用 (-fno-rtti)。
• dynamic_cast 要求源類型為多態類型 (至少一個虛函數)，否則編譯錯誤。
• typeid 不拋異常，但對空指針解引用未定義行為。

應用場景

• 插件系統、序列化、異構容器中對象類型分發。
• 調試與日誌記錄對象動態類型。