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c++的RTTI (运行时类型信息) 有哪些开销? (何时应该关闭它)

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2026-01-10 13:27:55

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来源于php中文网

原创

c++kquote>RTTI 的主要开销包括内存(vtable 膨胀、type_info 字符串增大二进制体积)和运行时(dynamic_cast 在多/虚继承下需遍历继承图,延迟可观);禁用 -fno-rtti 可节省空间并杜绝相关开销,但会移除 dynamic_cast 和 typeid 支持,适用于嵌入式、游戏引擎核心等明确无需运行时类型查询的场景。

c++的rtti (运行时类型信息) 有哪些开销? (何时应该关闭它)

RTTI 的内存开销:vtable 膨胀和 type_info 对象

开启 RTTI 后,每个含虚函数的类的 vtable 会额外增加一个指向 std::type_info 对象的指针(通常在 vtable 开头或末尾,取决于 ABI)。这个 type_info 对象本身包含类名字符串(name() 返回值)、继承关系信息等,静态存储在只读段中。对于模板实例化多、继承层次深的项目,这些字符串和元数据会显著增加二进制体积——尤其在嵌入式或游戏引擎中,几 MB 的冗余符号可能直接触发 ROM 限制。

  • Clang/GCC 下可用 readelf -s binary | grep type_infonm -C binary | grep "typeinfo for" 查看生成了多少个 typeinfo 符号
  • 禁用 RTTI 后,dynamic_casttypeid 将无法链接(报 undefined reference to 'typeinfo for XXX'
  • 即使不显式用 typeiddynamic_cast,只要类有虚函数且编译器认为“可能被 RTTI 查询”,就会生成 type_info

RTTI 的运行时开销:dynamic_cast 的遍历成本

dynamic_cast 在多继承或虚继承场景下不是常数时间操作。它需要在运行时遍历类的继承图谱,检查目标类型是否可达,并计算正确的指针偏移。最坏情况下(深度继承链 + 多重路径),耗时与继承层级呈线性甚至指数关系。这不是 CPU 指令级开销,而是实际可观测的延迟——比如在高频渲染循环中对每帧数百个对象做 dynamic_cast(obj),可能成为性能瓶颈

  • 单继承且无虚基类时,dynamic_cast 通常只是加减法(快)
  • 含虚继承时,必须查虚表偏移表(vbtable),每次 cast 都要跳转、查表、校验
  • static_cast 替代前,务必确保类型安全;否则 UB 比慢更严重

何时该用 -fno-rtti 关闭 RTTI

关闭 RTTI 不是“优化习惯”,而是明确放弃某些语言能力以换取确定性收益。以下场景值得认真考虑:

  • 嵌入式裸机环境(无 libc++/libstdc++ 运行时,或需极致代码尺寸)
  • 游戏引擎核心模块(如 ECS 组件系统已用 component_id 手动管理类型,完全绕过 dynamic_cast
  • 静态分析工具或 JIT 编译器后端(类型信息由自定义 IR 管理,标准 RTTI 冗余)
  • 所有虚函数类都通过接口抽象、无需向下转型(即从不写 dynamic_cast,也从不取 typeid(x).name()

注意:-fno-rtti 不影响 virtual 函数调用本身——虚函数表和动态分派照常工作。它只砍掉类型查询能力。

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替代方案比关闭更常见:避免依赖 RTTI

多数项目不该直接关 RTTI,而应重构掉对它的依赖。真正的问题往往不在 RTTI 开销,而在滥用运行时类型检查暴露的设计缺陷:

class Shape {
public:
    virtual void draw() = 0;
    // ❌ 坏味道:用 dynamic_cast 模拟访问者模式
    virtual void accept(Renderer& r) { r.visit(*this); }
};

// ✅ 更轻量:用纯虚访问者 + 模板特化,零运行时成本
class Renderer {
public:
    virtual void visit(Circle&) = 0;
    virtual void visit(Rectangle&) = 0;
};
  • std::variant + std::visit 替代继承+dynamic_cast(C++17,无虚函数、无 RTTI)
  • 用类型 ID 枚举 + switch 替代 typeid 字符串比较(更快、可内联、编译期检查)
  • 若必须保留多态,优先用策略模式或组合,而非深继承树

RTTI 的真实代价,常常不是那几个字节或几纳秒,而是它纵容了本该在编译期解决的类型决策拖到运行时——这种设计债,比开关一个编译选项难收拾得多。

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