Delphi 的RTTI机制浅探(二)

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⊙ rtti 简介

⊙ 类(class) 和 vmt 的关系

⊙ 类(class)、类的类(class of class)、类变量(class variable) 的关系

⊙ tobject.classtype 和 tobject.classinfo

⊙ is 和 as 运算符的原理

⊙ ttypeinfo – rtti 信息的结构

⊙ 获取类(class)的属性(property)信息

⊙ 获取方法(method)的类型信息

⊙ 获取有序类型(ordinal)、集合(set)类型的 rtti 信息

⊙ 获取其它数据类型的 rtti 信息

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正文

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⊙ rtti 简介

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rtti(run-time type information) 翻译过来的名称是“运行期类型信息”,也就是说可以在运行期获得数据类型或类(class)的信息。这个 rtti 到底有什么用处,我现在也说不清楚。我是在阅读 delphi 持续机制的代码中发现了很多 rtti 的运用,只好先把 rtti 学习一遍。下面是我的学习笔记。如果你发现了错误请告诉我。谢谢!

delphi 的 rtti 主要分为类(class)的 rtti 和一般数据类型的 rtti,下面从类(class)开始。

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⊙ 类(class) 和 vmt 的关系

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一个类(class),从编译器的角度来看就是一个指向 vmt 的指针(在后文用 vmtptr 表示)。在类的 vmtptr 的负地址方向存储了一些类信息的指针,这些指针的值和指针所指的内容在编译后就确定了。比如 vmtptr - 44 的内容是指向类名称(classname)的指针。不过一般不使用数值来访问这些类信息,而是通过 system.pas 中定义的以 vmt 开头的常量,如 vtmclassname、vmtparent 等来访问。

类的方法有两种:对象级别的方法和类级别的方法。两者的 self 指针意义是不同的。在对象级别的方法中 self 指向对象地址空间,因此可以用它来访问对象的成员函数;在类级别的方法中 self 指向类的 vmt,因此只能用它来访问 vmt 信息,而不能访问对象的成员字段。

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⊙ 类(class)、类的类(class of class)、类变量(class variable) 的关系

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上面说到类(class) 就是 vmtptr。在 delphi 中还可以用 class of 关键字定义类的类,并且可以使用类的类定义类变量。从语法上理解这三者的关键并不难,把类当成普通的数据类型来考虑就可以了。在编译器级别上表现如何呢?

为了简化讨论,我们使用 tobject、tclass 和 tmyclass 来代表上面说的三种类型:

type

tclass = class of tobject;

var

tmyclass: tclass;

myobject: tobject;

begin

tmyclass := tobject;

myobject := tobject.create;

myobject := tclass.create;

myobject := tmyclass.create;

end;

在上面的例子中,三个 tobject 对象都被成功地创建了。编译器的实现是:tobject 是一个 vmtptr 常量。tclass 也是一个 vmtptr 常量,它的值就是 tobject。tmyclass 是一个 vmtptr 变量,它被赋值为 tobject。tobject.create 与 tclass.create 的汇编代码完全相同。但 tclass 不仅缺省代表一个类,而且还(主要)代表了类的类型,可以用它来定义类变量,实现一些类级别的操作。

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⊙ tobject.classtype 和 tobject.classinfo

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function tobject.classtype: tclass;

begin

pointer(result) := ppointer(self)^;

end;

tobject.classtype 是对象级别的方法,self 的值是指向对象内存空间的指针,对象内存空间的前 4 个字节是类的 vmtptr。因此这个函数的返回值就是类的 vmtptr。

class function tobject.classinfo: pointer;

begin

result := ppointer(integer(self) + vmttypeinfo)^;

end;

tobject.classinfo 使用 class 关键字定义,因此是一个类级别的方法。该方法中的 self 指针就是 vmtptr。所以这个函数的返回值是 vmtptr 负方向的 vmttypeinfo 的内容。

tobject.classinfo 返回的 pointer 指针,实际上是指向类的 rtti 结构的指针。但是不能访问 tobject.classinfo 指向的内容(tobject.classinfo 返回值是 0),因为 delphi 只在 tpersistent 类及 tpersistent 的后继类中产生 rtti 信息。(从编译器的角度来看,这是在 tpersistent 类的声明之前使用 {$m+} 指示字的结果。)

tobject 还定义了一些获取类 rtti 信息的函数,列举在下,就不一一分析了:

tobject.classname: shortstring;类的名称

tobject.classparent: tclass;对象的父类

tobject.inheritsfrom: boolean;是否继承自某类

tobject.instancesize: longint;对象实例的大小

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⊙ is 和 as 运算符的原理

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我们知道可以在运行期使用 is 关键字判断一个对象是否属于某个类,可以使用 as 关键字把某个对象安全地转换为某个类。在编译器的层次上,is 和 as 的操作是由 system.pas 中两个函数完成的。

{ system.pas }

function _isclass(child: tobject; parent: tclass): boolean;

begin

result := (childnil) and (classptrtkset then begin

astrings.add('min value: ' + inttostr(ordtypedata^.minvalue));

astrings.add('max value: ' + inttostr(ordtypedata^.maxvalue));

end;

if atypeinfo^.kind = tkset then

getordtypeinfo(ordtypedata^.comptype^, astrings);

if atypeinfo^.kind = tkenumeration then

for i := ordtypedata^.minvalue to ordtypedata^.maxvalue do

astrings.add(format('value %d: %s', [i, getenumname(atypeinfo, i)]));

end;

在表单上放置一个 tlistbox,运行以下代码查看结果:

type tmyenum = (enuma, enumb, enumc);

procedure tform1.formcreate(sender: tobject);

begin

getordtypeinfo(typeinfo(char), listbox1.items);

getordtypeinfo(typeinfo(integer), listbox1.items);

getordtypeinfo(typeinfo(tformborderstyle), listbox1.items);

getordtypeinfo(typeinfo(tbordericons), listbox1.items);

getordtypeinfo(typeinfo(tmyenum), listbox1.items);

end;

(如果枚举元素没有按缺省的 0 基准定义,那么将不能产生 rtti 信息,为什么?)

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⊙ 获取其它数据类型的 rtti 信息

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上面讨论了几个典型的 rtti 信息的运行,其它的数据类型的 rtti 信息的获取方法与上面类似。由于这些操作更加简单,就不一一讨论。下面概述其它类型的 rtti 信息的情况:

longstring、widestring 和 variant 没有 rtti 信息;

shortstring 只有 maxlength 信息;

浮点数类型只有 floattype: tfloattype 信息;

tfloattype = (ftsingle, ftdouble, ftextended, ftcomp, ftcurr);

int64 只有最大值和最小值信息(也是 64 位整数表示);

interface 和动态数组不太熟悉,就不作介绍了。

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