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Run-time type information and dynamic_cast
RTTI(런타임 타입 정보)
RTTI는 런타임시에 객체의 타입을 확인하는 C++의 메커니즘이다. 대표적으로 dynamic_cast, typeid를 들 수 있다. 이를 이해하기 위해선 먼저 dynamic_cast와 static_cast의 차이를 이해하여야 한다.
- C++ 버전의 Type introspection 개념이다.
dynamic_cast vs static_cast
C++ 스타일의 casting 방식은 4가지로 모든 타입 변환이 가능했던 C 스타일의 캐스팅에서 상황에 맞게 사용하도록 고안 되었다.
- static_cast
- dynamic_cast
- const_cast
- reinterpret_cast
여기서 static_cast와 dynamnic_cast의 가장 큰 차이점은 타입을 결정하는 시기인데 static_cast의 경우 컴파일 타임에 타입을 결정한다. 반대로 dynamic_cast의 경우 런타임에 타입을 결정한다.
dynamic_cast의 경우 다형성을 가지는(virtual function) 상속 관계에서의 형변환에 사용하도록 고안 되었고 주로 down-casting시에 사용된다. 다형성을 가지지 않는 상속 관계의 형변환시 사용하였을 때 컴파일 에러를 발생시킨다.
static_cast의 경우 기본적인 C스타일의 캐스팅과 같은 방식의 연산자다. static의 의미는 정적 형변환 즉, 컴파일 타임에 형변환이 진행 된다는 의미이다.
이 또한 상속 관계에서 사용 될 수 있는데 정확한 사용 시점을 확인하면 아래와 같다.
Person은 virtual member function으로 eat()를 가지고 있고, 다형성 원칙에 의해 Person을 상속 받는 모든 객체에 대해 형변환 후 eat()을 호출 할 수 있다. Student든 Doctor든 정적으로 형변환을 진행하기에 정확히 어떤 타입으로 형변환 되는지 알고 있을 때 static_cast를 사용한다.
class Person;
class Student : public Person;
class Doctor : public Person;
auto student = static_cast<Student*>(person);
student.eat();
auto doctor = static_cast<Doctor*>(person);
if (doctor != nullptr)
doctor.surgery();
반대로 dynamic_cast의 동적으로 형변환을 시도, 질의 한다는 것인데 Person Class를 상속 받은 derived class 중에 Doctor class라면 surgery() 수술을 진행하라 라는 것이다. 만약 형변환이 실패 하였을 경우 nullptr을 리턴하며 이를 통해 확인 할 수 있다.
만약 위와 같은 상황에서 Student로 casting 하였을 경우 Student 또한 Peson에 derived class이기 때문에 형변환이 일어나고 슬라이싱 문제가 발생 한다.
결론
따라서 다형성 관계에서 형변환을 시도하는 객체가 정확히 어떠한 타입으로 형변환이 이루어 지는지
알고 있을때 static_cast를 사용한다.
반대로 런타임에 타입을 확인해서 수행해야 할때 dynamic_cast를 사용한다. (형변환이 실패 되면
nullptr를 리턴하기에 확인 가능)
etc
dynamic_cast를 사용하려면 (정확히 down-casting으로) 컴파일시 rtti 옵션이 커져있어야 한다. 하지만 dynamic_cast는 아래의 문제를 가지고 있다.
- static_cast에 비해 비용이 비싸다.
- 시스템에 따라 차이가 있는 결과를 나타낸다.
위와 같은 문제로 dynamic_cast, 나아가 rtti를 사용하지 않도록 하려면 컴파일시 옵션(-fno-rtti)을 주어야 하는데 이 때 주의할 점이 있다.
- rtti가 꺼져있는 라이브러리
- rtti가 켜져있는 바이너리 (downcasting으로 dynamic_cast를 사용)
위 두개를 링킹 하였을 때 “undefined-reference-to-typeinfo”의 에러를 만날 수 있다.
reference
https://stackoverflow.com/questions/307352/g-undefined-reference-to-typeinfo http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.dui0491c/CHDGGBAI.html http://sweeper.egloos.com/m/1907485 http://web.archive.org/web/20100503172629/http://www.pubbs.net/201004/gcc/25970-linker-error-undefined-reference-to-typeinfo-for-a-with-no-rtti-option.html