在 c++ 中，类型名称的 typeid 是否总是在编译时求值？

Question

我想检查 typeid 在与类型名称一起使用时是否在编译时进行评估（即 typeid(int)、typeid(std::string)...）。

为此，我在循环中重复比较两个 typeid 调用，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，简化时为 1us，而不是简化时为 160ms）事实并非如此）。

我得到了奇怪的结果，因为有时编译器会简化代码，有时则不会。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;
}

出现此问题的条件尚不清楚，但是：
- 如果不涉及继承，没有问题（总是编译时）
- 如果我只进行一次比较，没问题
- 只有当所有术语都为假时，问题才会出现在比较析取的情况下

那么，对于 typeid 的工作方式，是否有一些我没有得到的东西（当与类型名称一起使用时，它总是应该在编译时进行评估？）或者可能这是评估或优化中的 gcc 错误吗？

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（因为部分函数模板专业化是不可能的）。

感谢您的帮助！

Answer 1

我真的不知道你问题的答案，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。即使您无权访问此元函数，也可以很容易地编写一个元函数：

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，它表明了它的用途：它的主要用途是在运行时识别基类的指针/引用的动态类型。当类型在编译时静态已知时，您不需要“识别”它们，因为您已经知道它们是什么。

在示例中，尽管在运行时没有任何可识别的内容，但结果在编译时没有任何用处（typeid 不能出现在 const 表达式中，而这正是模板所需要的元编程）。

因此我也推荐 is_same

Answer 3

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

事实上，在我从事的一个项目中，这个技巧被用来确定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，我在此处提出了一个相关问题。