在MFC中的RTTI的实现,主要是利用一个名为CRuntimeClass的结构来链接各个“有关系的类”的信息来实现的。简单来说,就是在需要用到RTTI技术的类内建立CRuntimeClass的静态变量,来储存该类的相关信息(包括类名、基类的CRuntimeClass结构的指针、让“有关系的类”的信息形成链表的next指针、以及链表的首指针(静态)等信息),这里的“有关系”指的是从同一个基类继承下来的所有的类之间的关系。这些信息(CRuntimeClass)节点的链接过程,简化如下:
(注意: 某个类 (如,CObject) 的CRuntimeClass的变量名就是class接上其类名称 (如:classCObejct) )
1.建立使用 RTTI 技术的基类时,新建信息链表。
图1新建一个需要用到RTTI技术的基类的时候,需要我们创建一个类似图1的CRuntimeClass结构,实际上是初始化了管理所有和该类“有关系”的类的信息的链表,其中,CRuntimeClass的静态变量pFirstClass就是指向该信息链表的首节点的。
2.建立子类时,将子类信息(子类的CRuntimeClass结构)关联到信息链表。(CCmdTarget 继承自 CObject)
图2
将子类的信息也加入到链表中,这时候pFirstClass指针将会指向新的信息。模拟代码如下,
CCmdTarget::classCCmdTarget.next = CRuntimeClass::pFirstClass;
CRuntimeClass::pFirstClass = pCCmdTarget::classCCmdTarget;
3.后面新建子类的情况类似,直接上图。
a) CWinThread继承自CCmdTarget,将其信息节点(classCWinThread)加入链表中。
图3
b) CWnd继承自CCmdTarget,将其信息节点(CWnd::classCWnd)加入信息链表中。
图4
正是由于存在有这样的链表将“有关系的类”的信息(CRuntimeClass结构)关联起来,因此,我们能够很轻松地实现RTTI的相关功能。
RTTI提供了以下两个非常有用的功能: (1)查询指针和引用所指的实际类型。 (2)将基类类型的指针或引用安全地转换为派生类型的指针或引用。 |
首先,我们来看看每一个信息节点是怎么定义的。
前面提到了,MFC中每一个使用RTTI的类都会创建一个CRuntimeClass的对象来储存对象的信息,“有点关系的类”之间通过这个结构形成的链表关联起来。在侯捷(侯俊杰)先生的《深入浅出MFC(第二版)》中是这样仿真该结构(CRuntimeClass)的。
struct CRuntimeClass
{
LPCSTR m_lpszClassName; //包含该CRuntimeClass对象的类的名称。
int m_nObjectSize; //m_lpszClassName占用的字节数
UINT m_wSchema; //分类编号
CObject* (PASCAL* m_pfnCreateObject)(); //NULL => abstract class,存包含该结构对象的类的构造函数的指针
CRuntimeClass* m_pBaseClass; //包含该结构对象的类的基类的CRuntimeClass对象指针
//下面是构成链表所需要的变量
static CRuntimeClass* pFirstClass; //链表的首节点
CRuntimeClass* m_pNextClass; //该节点的下一个节点。
}
我们知道,在MFC中要用到RTTI时,总是会使用DECLARE_DYNAMIC/IMPLEMENT_DYNAMIC宏,正是这一对宏,链接“有关系的类”的链表。既然说是“一对”,当然是要成对使用的了,一个用于声明,一个用于定义,你挑柴来我织布,夫妻双双把家还。 = =!
在具体讨论源代码前,先要知道,宏定义中用#把宏参数变为一个字符串,用##把两个宏参数贴合在一起。
如,
#include
using namespace std;
#define TEST(X) #X
int main()
{
cout << TEST(TEST) << endl;
}
输出:
图5
再如,
#include
using namespace std;
#define TEST(X, Y) X##Y
int main()
{
cout << TEST("X#", "#Y") << endl;
}
输出:
图6
好了,有了上面一系列的讨论,现在我们来专专心心分析一下MFC中的RTTI究竟是怎么实现滴。 +_-!
首先是声明,声明的宏DECLARE_DYNAMIC的定义如下:
#define DECLARE_DYNAMIC(class_name) \
public: \
static CRuntimeClass class##classname; \
virtual CRuntimeClass* GetRuntimeClass() const;
前面提到,要用到RTTI必须要创建一个静态的CRuntimeClass结构对象,从这个声明的宏,我们可以知道,定义了一个名为class+类名的CRuntimeClass对象,以及回去该对象地址的虚函数。之所以为虚函数,是因为子类和父类返回的CRuntimeClass不一样。
其次就是实现的宏IMPLEMENT_DYNAMIC,这个宏稍微有一点乱,烦请认真地阅读,实在看不懂的话,也没关系,代码后面我有详细地解读。嘿嘿……闲话少说,上代码。
#define IMPLEMENT_DYNAMIC(class_name, base_class_name)\
_IMPLEMENT_RUNTIMECLASS(class_name, base_class_name, 0xFFFF, NULL)
#define _IMPLEMENT_RUNTIMECLASS(class_name, base_class_name, wSchema, pfnNew)\
static char _lpsz##class_name[] = #class_name; \
CRuntimeClass class_name::class##class_name = {\
_lpsz##class_name, sizeof(class_name), wSchema, pfnNew, \
RUNTIME_CLASS(base_class_name), NULL }; \
static AFX_CLASSINIT _init_##class_name(&class_name::class##class_name);\
CRuntimeClass* class_name::GetRuntimeClass() const \
{ return &class_name::class##class_name; }\
#define RUNTIME_CLASS(class_name) (&class_name::class##class_name)
前两行代码,相当于偷梁换柱,这个没什么说的,看得懂宏定义的,都懂!
_IMPLEMENT_RUNTIMECLASS宏,实际上是完成了对DECLARE_DYNAMIC宏声明的CRuntimeClass变量class##class_name的初始化,以及对GetRuntimeClass()函数的定义。下面是截取的部分代码。
static char _lpsz##class_name[] = #class_name; //获取包含该CRuntimeClass的类的名称
CRuntimeClass class_name::class##class_name = {\ //初始化CRuntimeClass的参数
_lpsz##class_name, sizeof(class_name), wSchema, pfnNew, \
RUNTIME_CLASS(base_class_name), NULL }; \
在_IMPLEMENT_RUNTIMECLASS宏中用到了AFX_CLASSINIT 结构来对CRuntimeClass进行初始化,使之链接上存有类的信息链表。AFX_CLASSINIT 它的构造函数实现对CRuntimeClass对象class##class_name进行操作。
struct AFX_CLASSINIT
{
AFX_CLASSINIT(CRuntimeClass* pNewClass)
{
pNewClass->m_pNextClass = CRuntimeClass::pFirstClass;
CRuntimeClass::pFirstClass = pNewClass;
}
};
虽然可能还没大讲清楚,但是,大概就是这个意思了。还是上个例子吧。
在头文件中,我们用DECLARE_DYNAMIC进行声明。
// In *.h file.
class CWnd : public CCmdTarget
{
public:
CWnd(){}
~CWnd(){}
DECLARE_DYNAMIC(CWnd)
/* 上面的DECLARE_DYNAMIC(CWnd),展开就成为:
public:
static CRuntimeClass classCWnd; //声明静态变量
virtual CRuntimeClass* GetRuntimeClass() const;
*/
};
在源文件中,我们用IMPLEMENT_DYNAMIC进行实现。
// In *.cpp file
IMPLEMENT_DYNAMIC(Cwnd, CCmdTarget)
/*IMPLEMENT_DYNAMIC(Cwnd, CCmdTarget),展开就成为:
static char _lpszCWnd[] = "CWnd";
//定义并初始化静态变量classCWnd
CRuntimeClass classCWnd = { _lpszCWnd, sizeof(CWnd), 0xFFFF, NULL,
&CCmdTarget::classCCmdTarget, NULL }
//定义并初始化静态变量_init_CWnd,实际上是在调用其构造函数,将classCWnd连接到链表。
static AFX_CLASSINIT _init_CWnd(&CWnd::classCWnd);
//获得CRuntimeClass对象classCWnd的指针
CRuntimeClass* CWnd::GetRuntimeClass() const
{
return &CWnd::classCWnd;
}
*/
【参考文献】
1.侯捷著《深入浅出MFC(第二版)》
2. MSDN相关内容