런타임 타입 정보
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1. 개요
런타임 타입 정보(RTTI)는 C++, Object Pascal, Ada 등의 프로그래밍 언어에서 런타임에 객체의 타입을 확인하고 조작하는 기능이다. C++에서는 `dynamic_cast<>` 연산자와 `typeid` 연산자를 통해, Object Pascal과 Delphi에서는 `is`와 `as` 연산자를 통해 구현된다. RTTI는 다형성을 지원하는 클래스에서 안전한 형 변환과 타입 조작을 가능하게 하며, 객체의 클래스, 조상, 속성, 메서드 등에 대한 정보를 제공한다.
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| 런타임 타입 정보 |
|---|
2. C++
C++에서 런타임 타입 정보(RTTI)는 `dynamic_cast<>` 연산자와 `typeid` 연산자를 통해 제공된다.[12] RTTI는 런타임에 안전한 형 변환과 타입 조작을 가능하게 한다. RTTI는 다형적인 클래스, 즉 최소 하나의 가상 함수를 가진 클래스에서만 사용 가능하다. 이는 기본 클래스가 가상 소멸자를 가져야 하므로 자연스러운 제약이다.
일부 컴파일러에서는 RTTI를 선택적으로 비활성화할 수 있다. RTTI를 사용하지 않더라도 활성화에 따른 리소스 비용이 발생할 수 있다. `typeid`는 클래스 정보만 필요한 상황에서 `dynamic_cast` 보다 선호되기도 하는데, `typeid`가 상수 시간에 결과를 반환하는 반면 `dynamic_cast`는 런타임에 클래스 상속 구조를 탐색해야 할 수 있기 때문이다.
2. 1. `typeid` 연산자
`typeid` 키워드는 런타임에 객체의 타입을 결정하는 데 사용된다. `typeid`는 `std::type_info` 객체에 대한 참조를 반환하며, 이 객체는 프로그램 종료 시까지 존재한다.[12]`dynamic_cast`가 런타임에 클래스 상속 구조를 탐색해야 하는 반면, `typeid`는 상수 시간에 타입을 결정할 수 있어 효율적이다. (단, `std::type_info::name()`과 같은 일부 멤버 함수는 구현에 따라 다를 수 있다.)
널 포인터에 `typeid` 연산자를 적용할 때 `unary *` 연산자를 사용하면 `std::bad_typeid` 예외가 발생한다. 즉, `p`가 널 포인터일 때, 예외를 발생시키려면 `typeid(*p)` 형태로 사용해야 한다.
2. 1. 1. `typeid` 예제
cpp#include
#include
class Person {
public:
virtual ~Person() = default;
};
class Employee : public Person {};
int main() {
Person person;
Employee employee;
Person* ptr = &employee;
Person& ref = employee;
// typeid::name이 반환하는 문자열은 구현에 따라 다릅니다.
std::cout << typeid(person).name()
<< std::endl; // Person (컴파일 시간에 정적으로 알려져 있음).
std::cout << typeid(employee).name()
<< std::endl; // Employee (컴파일 시간에 정적으로 알려져 있음).
std::cout << typeid(ptr).name()
<< std::endl; // Person* (컴파일 시간에 정적으로 알려져 있음).
std::cout << typeid(*ptr).name()
<< std::endl; // Employee (런타임에 동적으로 조회됨
// 다형성 클래스에 대한 포인터의 역참조이기 때문).
std::cout << typeid(ref).name()
<< std::endl; // Employee (참조도 다형성을 가질 수 있음)
Person* p = nullptr;
try {
typeid(*p); // 정의되지 않은 동작이 아님; std::bad_typeid를 던짐.
} catch (...) {
}
Person& p_ref = *p; // 정의되지 않은 동작: 널 역참조
typeid(p_ref); // std::bad_typeid를 던지기 위한 요구 사항을 충족하지 않음
// typeid에 대한 표현식이 결과가 아니기 때문
// 단항 * 연산자를 적용합니다.
}
```
출력 (정확한 출력은 시스템 및 컴파일러에 따라 다름):
```text
Person
Employee
Person*
Employee
Employee
```
`typeid` 키워드는 런타임 시 클래스의 객체를 결정하는 데 사용된다. `std::type_info` 객체에 대한 참조를 반환하며, 이는 프로그램 종료 시까지 존재한다.[8]
2. 2. `dynamic_cast` 연산자
`dynamic_cast` 연산자는 C++에서 클래스 계층 구조 내에서 포인터나 참조를 더 구체적인 타입으로 변환(다운캐스팅)하는 데 사용된다.[13] `static_cast`와 달리 `dynamic_cast`는 런타임에 타입 안전성을 검사한다. 타입이 호환되지 않으면, 포인터를 다룰 때는 널 포인터를 반환하고, 참조를 다룰 때는 `std::bad_cast` 예외를 발생시킨다.[13]`dynamic_cast`는 주로 다형성 클래스, 즉 적어도 하나의 가상 함수를 가진 클래스에 사용된다. 이는 런타임 타입 정보(RTTI)가 가상 함수 테이블에 포함되기 때문이다.
`dynamic_cast`의 동작 방식은 Java의 타입 캐스팅과 유사하다. Java에서 타입 캐스팅 시 객체가 대상 타입의 인스턴스가 아니거나 변환될 수 없으면 `java.lang.ClassCastException` 예외가 발생한다.[13]
어떤 함수가 `A` 타입의 객체를 인자로 받고, 전달받은 객체가 `A`의 서브클래스인 `B`의 인스턴스인 경우, 추가적인 연산을 수행하려면 `dynamic_cast`를 사용한다.
2. 2. 1. `dynamic_cast` 예제
cpp#include
#include
#include
#include
using namespace std;
class A {
public:
// RTTI는 가상 메서드 테이블에 포함되어 있으므로, 적어도 하나의 가상 함수가 있어야 합니다.
virtual ~A() = default;
void MethodSpecificToA() {
cout << "A에 특화된 메서드가 호출되었습니다" << endl;
}
};
class B : public A {
public:
void MethodSpecificToB() {
cout << "B에 특화된 메서드가 호출되었습니다" << endl;
}
};
void MyFunction(A& my_a) {
try {
// 캐스팅은 B 타입 객체에 대해서만 성공합니다.
B& my_b = dynamic_cast
my_b.MethodSpecificToB();
} catch (const bad_cast& e) {
cerr << " 예외 " << e.what() << "가 발생했습니다." << endl;
cerr << " 객체는 B 타입이 아닙니다." << endl;
}
}
int main() {
array
array_of_a[0] = make_unique(); // B 객체에 대한 포인터.
array_of_a[1] = make_unique(); // B 객체에 대한 포인터.
array_of_a[2] = make_unique(); // A 객체에 대한 포인터.
for (int i = 0; i < 3; ++i)
MyFunction(*array_of_a[i]);
}
```
콘솔 출력:
```text
B에 특화된 메서드가 호출되었습니다
B에 특화된 메서드가 호출되었습니다
예외 std::bad_cast가 발생했습니다.
객체는 B 타입이 아닙니다
```
`MyFunction`과 유사한 버전은 참조 대신 포인터를 사용하여 작성할 수 있습니다.
```cpp
void MyFunction(A* my_a) {
B* my_b = dynamic_cast
if (my_b != nullptr)
my_b->methodSpecificToB();
else
std::cerr << " 객체는 B 타입이 아닙니다" << std::endl;
}
3. Object Pascal, Delphi
Object Pascal과 델파이에서 런타임 타입 정보(RTTI)는 `as` 연산자를 사용하여 안전한 타입 캐스팅을 수행하고, `is` 연산자를 사용하여 객체가 속한 클래스를 테스트한다.[1] 또한, `RTTI` 유닛을 통해 런타임에 타입 정보를 조작할 수 있다.[1]
3. 1. `is` 연산자
Object Pascal과 델파이에서 `is` 연산자는 런타임에 객체의 클래스 타입을 확인하는 데 사용된다. 이 연산자는 객체가 주어진 클래스에 속하는지, 상속 계층 구조에 있는 조상 클래스를 포함하여 테스트한다. 예를 들어 `Button1`은 `TButton` 클래스이며, `TWinControl` → `TControl` → `TComponent` → `TPersistent` → `TObject`의 조상을 가진다. 여기서 `TObject`는 모든 클래스의 조상이다.[1]3. 2. `as` 연산자
델파이를 포함한 Object Pascal에서 `as` 연산자는 런타임에 객체를 조상 클래스에 속하는 것처럼 처리할 때 사용된다.[1]3. 3. `RTTI` 유닛
RTTI 유닛은 런타임에 객체 타입 정보를 조작하는 데 사용된다. 이 유닛은 객체의 클래스 및 해당 조상, 속성, 메서드, 이벤트에 대한 정보를 얻고, 속성 값을 변경하고 메서드를 호출할 수 있는 일련의 클래스를 포함한다.[1]3. 3. 1. Object Pascal, Delphi 예제
Object Pascal과 델파이에서 연산자 `is`는 런타임에 클래스의 타입을 확인하는 데 사용된다. 이 연산자는 객체가 주어진 클래스에 속하는지, 상속 계층 구조 트리에 있는 개별 조상 클래스를 포함하여 테스트한다(예: ''Button1''은 ''TButton'' 클래스이며, ''TWinControl'' → ''TControl'' → ''TComponent'' → ''TPersistent'' → ''TObject''의 조상을 가지고 있으며, 여기서 ''TObject''는 모든 클래스의 조상이다). 연산자 `as`는 객체가 런타임에 조상 클래스에 속하는 것처럼 처리되어야 할 때 사용된다.RTTI 유닛은 런타임에 객체 타입 정보를 조작하는 데 사용된다. 이 유닛에는 객체의 클래스 및 해당 조상, 속성, 메서드 및 이벤트에 대한 정보를 얻고, 속성 값을 변경하고 메서드를 호출할 수 있는 일련의 클래스가 포함되어 있다. 다음 예제는 RTTI 모듈을 사용하여 객체가 속한 클래스에 대한 정보를 얻고, 이를 생성하고, 해당 메서드를 호출하는 것을 보여준다. 이 예제에서는 TSubject 클래스가 SubjectUnit이라는 유닛에 선언되었다고 가정한다.
```objectpascal
uses
RTTI, SubjectUnit;
procedure WithoutReflection;
var
MySubject: TSubject;
begin
MySubject := TSubject.Create;
try
Subject.Hello;
finally
Subject.Free;
end;
end;
procedure WithReflection;
var
RttiContext: TRttiContext;
RttiType: TRttiInstanceType;
Subject: TObject;
begin
RttiType := RttiContext.FindType('SubjectUnit.TSubject') as TRttiInstanceType;
Subject := RttiType.GetMethod('Create').Invoke(RttiType.MetaclassType, []).AsObject;
try
RttiType.GetMethod('Hello').Invoke(Subject, []);
finally
Subject.Free;
end;
end;
4. Ada
아다(Ada)에서 태그된 타입의 객체는 런타임에 이들 객체의 타입을 식별할 수 있는 타입 태그를 저장한다. `in` 연산자는 런타임에 객체가 특정 타입인지 테스트하고 안전하게 변환할 수 있는지 테스트하는 데 사용된다.[1]
참조
[1]
웹사이트
Runtime Type Identification
https://docs.oracle.[...]
Oracle
2015-04-16
[2]
웹사이트
Language support library [support.rtti]
https://eel.is/c++dr[...]
2021-07-13
[3]
웹사이트
Object-oriented programming
https://learn.adacor[...]
2021-07-13
[4]
웹사이트
A History of C++: 1979—1991
http://www.stroustru[...]
Bjarne Stroustrup
2009-05-18
[5]
웹사이트
Working with RTTI - RAD Studio
http://docwiki.embar[...]
2021-06-06
[6]
서적
Ada 95: The Craft of Object-Oriented Programming
https://www.adaic.or[...]
2021-07-13
[7]
웹사이트
Avoiding RTTI, and support for -fno-rtti in Arm Compiler 6
https://developer.ar[...]
2021-07-13
[8]
문서
C++ standard (ISO/IEC14882) section 5.2.8 [expr.typeid], 18.5.1 [lib.type.info]
http://cs.nyu.edu/co[...]
[9]
웹사이트
ClassCastException (Java Platform SE 8)
http://docs.oracle.c[...]
[10]
간행물
Sun Microsystems
2000
[11]
문서
비야네 스트롭스트룹
[12]
문서
C++ standard (ISO/IEC14882) section 5.2.8 [expr.typeid], 18.5.1 [lib.type.info]
http://cs.nyu.edu/co[...]
[13]
url
http://docs.oracle.c[...]
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