MFC的RTTI实现

C++设计者在C++使用的早期并没有意识到RTTI（运行时类型检查）的重要性，后来随作框架结构的类库出现及其应用越来越广泛，RTTI就变得越来越重要了。例如下面的这个语句：
　　CWnd *pWnd；
任何人都知道对象pWnd是CWnd类型的指针。但是如果有一个类CView是从CWnd派生来的，对于下面的语句：
　　CWnd* CreateView()
　　{
　　　return new CView;
　　}

对 于使用CreateView()的用户而然，pWnd = CreateView()，他如何确定pWnd所指向的对象的真正类型呢？因此，必须有一个能够在运行时刻就能够确定指针对象类型的方法，比如给每一个类 型的对象均添加一个IsKindOf()之类的方法，通过此方法判断指针对象的类型。

　　后来，RTTI被加入了C++的规范，成为C++一个内置的特性。

　 　在MFC的设计者们设计MFC的时候，C++规范中并没有包含RTTI，但是他们很早就意识到这个问题，所以他们以一种独特的方式在MFC中实现 RTTI，采用这种方式实现的RTTI对于某个对象而言并不是必须的，也就是说，MFC的设计者们并不将RTTI强加于用户所设计的类型上，而是让用户根 据自己的需要选择是否他所设计的类型需要RTTI。因而这种方式比C++规范中内置的RTTI更灵活。

　　MFC的设计者们在MFC中采用下面的的方法来实现RTTI：

　 　设计一个基类CObject，在CObject中增加RTTI功能，任何一个类型，如果需要具有RTTI功能，就必须直接或间接派生于CObject采 用宏实现RTTI，对于某个直接或间接从CObject派生来的类型而言，该宏可有可无，如果有该宏，它就具有RTTI功能，反之则无。

      考察CObject
　　我们先从CObject开始，下面是它的定义：

　　class AFX_NOVTABLE CObject
　　{
　　　public:
　　　　// Object model (types, destruction, allocation)
　　　　virtual CRuntimeClass* GetRuntimeClass() const;
　　　　virtual ~CObject(); // virtual destructors are necessary
　　
        　　// Diagnostic allocations
　　　　void* PASCAL operator new(size_t nSize);
　　　　void* PASCAL operator new(size_t, void* p);
　　　　void PASCAL operator delete(void* p);
　　　　void PASCAL operator delete(void* p, void* pPlace);
　　　　void PASCAL operator delete(void *p, LPCSTR lpszFileName, int nLine);

　　　　// Disable the copy constructor and assignment by default so you will get
　　　　// compiler errors instead of unexpected behaviour if you pass objects
　　　　// by value or assign objects.

　　　protected:
　　　　CObject();
　　　private:
　　　　CObject(const CObject& objectSrc); // no implementation
    　　　void operator=(const CObject& objectSrc); // no implementation

　　　// Attributes
　　　public:
　　　　BOOL IsSerializable() const;
　　　　BOOL IsKindOf(const CRuntimeClass* pClass) const;
　
    　　　// Overridables
　　　　virtual void Serialize(CArchive& ar);
　　　　// Implementation
　　　public:
　　　　static const AFX_DATA CRuntimeClass classCObject;
　　};

总的来说，CObject定义了整个从其派生的家族的所有成员所具有的两个基本的能力：

　　运行时的动态类型检查(RTTI)能力和序列化能力。在早期的C++版本中，没有规定RTTI，但MFC的作者们早就未扑先知，以这种构架的形式定义并实现RTTI。体现RTTI的是CObject中的两个成员函数：

　　virtual CRuntimeClass * GetRuntimeClass() const;
　　BOOL IsKindOf(const CRuntimeClass *pClass) const;

其中，前一个函数用来访问存储RTTI信息的一个CRuntimeClass类型的结构，后一个函数供在运行时刻进行类型判断。我们先来看看CRuntimeClass结构的定义,看看它究竟保存了哪些类型信息。

　　struct CRuntimeClass
　　{
　　    // Attributes
    　　LPCSTR m_lpszClassName;
    　　int m_nObjectSize;
    　　UINT m_wSchema; // schema number of the loaded class
    　　CObject* (PASCAL* m_pfnCreateObject)(); // NULL => abstract class
    　　CRuntimeClass* m_pBaseClass;
    　　
            // Operations
　        CObject* CreateObject();
　　    BOOL IsDerivedFrom(const CRuntimeClass* pBaseClass) const;

　　    // Implementation
　　    void Store(CArchive& ar) const;
　　    static CRuntimeClass* PASCAL Load(CArchive& ar, UINT* pwSchemaNum);
　　    // CRuntimeClass objects linked together in simple list
　　    CRuntimeClass* m_pNextClass; // linked list of registered classes
　　};

上 面就是CRuntimeClass的定义，m_lpszClassName保存类的名称，m_nObjectSize保存类的实例数据所占内存的的大小。 我们重点要关注的是m_pBaseClass成员，它是指向名称为m_lpszClassName的类的基类的CRuntimeClass的指针，因此， CRuntimeClass就形成了一个继承链表，这个链表记录了某一族类的继承关系。

　RTTI的实现：

　　实现RTTI的除了上面两个函数外，还有几个相关的宏。我们先看看GetRuntimeClass()和IsKindOf()的实现.

　　1．GetRuntimeClass()的实现
　　CRuntimeClass* CObject::GetRuntimeClass() const
　　{
　　　return RUNTIME_CLASS(CObject);
　　}

　　关键就在RUNTIME_CLASS这个宏上，RUNTIME_CLASS宏的实现如下：

　　#define RUNTIME_CLASS(class_name) ((CRuntimeClass*)(&class_name::class##class_name))将宏展开，上面的实现就变成：
　　CRuntimeClass* CObject::GetRuntimeClass() const
　　{
　　　return (CRuntimeClass*)(&CObject::classCObject);
　　}

也就是说，它返回CObject类的一个static型的成员classCObject。

　　2．IsKindOf()的实现
　　BOOL CObject::IsKindOf(const CRuntimeClass* pClass) const
　　{
　　　ASSERT(this != NULL);
　　　// it better be in valid memory, at least for CObject size
　　　ASSERT(AfxIsValidAddress(this, sizeof(CObject)));

　　　// simple SI case
　　　CRuntimeClass* pClassThis = GetRuntimeClass();
　　　return pClassThis->IsDerivedFrom(pClass);
　　}

        前两行我们不管它，关键在于最后一行pClassThis->IsDerivedFrom(pClass),归根结底就是调用 CRuntimeClass的IsDerivedFrom()方法。下面是CRuntimeClass的成员IsDerivedFrom()的实现：
　　BOOL CRuntimeClass::IsDerivedFrom(const CRuntimeClass* pBaseClass) const
　　{
　　　ASSERT(this != NULL);
　　　ASSERT(AfxIsValidAddress(this, sizeof(CRuntimeClass), FALSE));
　　　ASSERT(pBaseClass != NULL);
　　　ASSERT(AfxIsValidAddress(pBaseClass, sizeof(CRuntimeClass), FALSE));

　　　// simple SI case
　　　const CRuntimeClass* pClassThis = this;
　　　while (pClassThis != NULL)
    　　{
    　　　if (pClassThis == pBaseClass) return TRUE;
    　　　pClassThis = pClassThis->m_pBaseClass;
        　}
　　　return FALSE; // walked to the top, no match
　　}

　　关键是上面的一段循环代码：
　　while (pClassThis != NULL)
　　{
　　　if (pClassThis == pBaseClass) return TRUE;
　　　pClassThis = pClassThis->m_pBaseClass;
　　}

        它从继承链表的某一节点this开始，向后搜索比较，确定继承关系。

        到这里，或许有人要问，这些CRuntimeClass结构是如何产生的呢？这是一个很好的问题，解决了这个问题，就完全清楚了MFC中RTTI的实现。 使用过Visual C++开发程序的人都应该记得DECLARE_DYNAMIC和IMPLEMENT_DYNAMIC这两个宏，它们分别用来定义相应类的static CRuntimeClass成员和对该成员初始化。

　　DECLARE_DYNAMIC宏的定义：
　　#define DECLARE_DYNAMIC(class_name) \
　　public: \
　　static const AFX_DATA CRuntimeClass class##class_name; \
　　virtual CRuntimeClass* GetRuntimeClass() const; \

　　例如DECLARE_DYNAMIC(CView)展开成为：
　　public:
　　　static const AFX_DATA CRuntimeClass classCView;
　　　virtual CRuntimeClass* GetRuntimeClass() const;

        由此可见，DECLARE_DYNAMIC宏用来在类的定义中定义静态CRuntimeClass变量和虚拟GetRuntimeClass()函数。可以 推断，IMPLEMENT_DYNAMIC宏一定是用来初始化该静态变量和实现GetRuntimeClass()函数，。不错，正是这样！

　　IMPLEMENT_DYNAMIC宏的定义：

　　#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) \
    　　    AFX_COMDAT const AFX_DATADEF CRuntimeClass class_name::class##class_name = { \
　　        #class_name, sizeof(class class_name), wSchema, pfnNew, \
　　        RUNTIME_CLASS(base_class_name), NULL }; \
                CRuntimeClass* class_name::GetRuntimeClass() const \
        　　{ return RUNTIME_CLASS(class_name); } \

        例如IMPLEMENT_DYNAMIC（CView, CWnd）展开如下：
　　file://下面展开的代码用来初始化静态CRuntimeClass变量

　　AFX_COMDATA const AFX_DATADEF CRuntimeClass CView::classCView =
　　{
　　　“CView”, file://m_lpszClassName
　　　sizeof(class CView), file://m_nObjectSize
　　　0xffff, file://m_wSchema
　　　NULL, file://m_pfnCreateObject
　　　(CRuntimeClass*)(&CWnd::classCWnd), file://m_pBaseClass
　　　NULL file://m_pNextClass
　　}

　　file://下面的代码用来实现GetRuntimeClass()函数
　　CRuntimeClass* CView::GetRuntimeClass() const
　　{
                 return (CRuntimeClass*)(&CView::classCView);
        }

        总的来说，同RTTI有关的宏有下面几对：

　　DECLARE_DYNAMIC和IMPLEMENT_DYNAMIC

        这一对宏能够提供运行是类型判断能力。（定义并实现IsKindOf()）

　　DECLARE_DYNCREATE和IMPLEMENT_DYNCREATE

        这一对宏除了能够提供类型判断能力外，还能够提供动态创建对象的能力．(定义并实现IsKindOf()和CreateObject()）

　　DECLARE_SERIAL和IMPLEMENT_SERIAL

这一对宏除了提供类型判断能力、动态创建对象能力外，还具有序列化功能。（定义并实现IsKindOf()、CreateObject()和Serialize()）