我希望能够自省一个c++类的名称,内容(即成员及其类型)等。这里我说的是原生c++,而不是托管c++,托管c++有反射。我意识到c++使用RTTI提供了一些有限的信息。哪些附加库(或其他技术)可以提供这些信息?
当前回答
在我的c++生涯中,我知道的两个类似反射的解决方案是:
1)使用RTTI,如果你能够从一个“对象”基类派生所有的类,它将为你提供一个引导来构建类似反射的行为。该类可以提供一些方法,如GetMethod, GetBaseClass等。至于这些方法是如何工作的,你需要手动添加一些宏来装饰你的类型,这些宏在幕后创建类型的元数据,为GetMethods等提供答案。
2)如果你可以访问编译器对象,另一个选择是使用DIA SDK。如果我没记错的话,这允许您打开pdbs,其中应该包含c++类型的元数据。也许足够做你想做的事了。例如,本页展示了如何获取类的所有基类型。
这两种解决方案都有点难看!没有什么比c++更能让你欣赏c#的奢华了。
祝你好运。
其他回答
编辑:不再维护CAMP;有两个fork可供选择:
其中一个也被称为CAMP,并且基于相同的API。 思考是部分重写,应该优先考虑,因为它不需要Boost;它使用c++ 11。
CAMP是MIT授权的库(以前是LGPL),它向c++语言添加了反射。它在编译中不需要特定的预处理步骤,但是必须手动进行绑定。
目前的Tegesoft库使用Boost,但也有一个使用c++ 11的分支不再需要Boost。
我也想要一匹小马,但小马不是免费的。: - p
http://en.wikibooks.org/wiki/C%2B%2B_Programming/RTTI是你将得到的。像您所考虑的反射——运行时可用的完整描述性元数据——在默认情况下c++中不存在。
在c++中反射是非常有用的,如果你需要为每个成员运行一些方法(例如:序列化,哈希,比较)。我给出了通用的解决方案,语法非常简单:
struct S1
{
ENUMERATE_MEMBERS(str,i);
std::string str;
int i;
};
struct S2
{
ENUMERATE_MEMBERS(s1,i2);
S1 s1;
int i2;
};
其中ENUMERATE_MEMBERS是一个宏,稍后将描述(UPDATE):
假设我们已经为int和std::string定义了序列化函数,如下所示:
void EnumerateWith(BinaryWriter & writer, int val)
{
//store integer
writer.WriteBuffer(&val, sizeof(int));
}
void EnumerateWith(BinaryWriter & writer, std::string val)
{
//store string
writer.WriteBuffer(val.c_str(), val.size());
}
我们在“secret宏”附近有一个泛型函数;)
template<typename TWriter, typename T>
auto EnumerateWith(TWriter && writer, T && val) -> is_enumerable_t<T>
{
val.EnumerateWith(write); //method generated by ENUMERATE_MEMBERS macro
}
现在你可以写
S1 s1;
S2 s2;
//....
BinaryWriter writer("serialized.bin");
EnumerateWith(writer, s1); //this will call EnumerateWith for all members of S1
EnumerateWith(writer, s2); //this will call EnumerateWith for all members of S2 and S2::s1 (recursively)
因此在结构定义中有ENUMERATE_MEMBERS宏,你可以构建序列化、比较、散列和其他东西,而不需要触及原始类型,唯一的要求是为每个枚举器(如BinaryWriter)实现每个类型的“EnumerateWith”方法,这是不可枚举的。通常你必须实现10-20个“简单”类型来支持项目中的任何类型。
这个宏在运行时创建/销毁结构的开销应该为零,并且T.EnumerateWith()的代码应该按需生成,这可以通过使其成为模板内联函数来实现,因此所有故事中唯一的开销是向每个结构添加ENUMERATE_MEMBERS(m1,m2,m3…),而在任何解决方案中,每个成员类型实现特定的方法都是必须的,因此我不认为这是开销。
更新: ENUMERATE_MEMBERS宏有一个非常简单的实现(但是可以稍微扩展以支持从可枚举结构继承)
#define ENUMERATE_MEMBERS(...) \
template<typename TEnumerator> inline void EnumerateWith(TEnumerator & enumerator) const { EnumerateWithHelper(enumerator, __VA_ARGS__ ); }\
template<typename TEnumerator> inline void EnumerateWith(TEnumerator & enumerator) { EnumerateWithHelper(enumerator, __VA_ARGS__); }
// EnumerateWithHelper
template<typename TEnumerator, typename ...T> inline void EnumerateWithHelper(TEnumerator & enumerator, T &...v)
{
int x[] = { (EnumerateWith(enumerator, v), 1)... };
}
// Generic EnumerateWith
template<typename TEnumerator, typename T>
auto EnumerateWith(TEnumerator & enumerator, T & val) -> std::void_t<decltype(val.EnumerateWith(enumerator))>
{
val.EnumerateWith(enumerator);
}
这15行代码不需要任何第三方库;)
您需要做的是让预处理器生成关于字段的反射数据。该数据可以存储为嵌套类。
首先,为了在预处理器中更容易更清晰地编写它,我们将使用类型化表达式。类型化表达式只是将类型放在括号中的表达式。所以不是写int x你会写(int) x。这里有一些方便的宏来帮助类型化表达式:
#define REM(...) __VA_ARGS__
#define EAT(...)
// Retrieve the type
#define TYPEOF(x) DETAIL_TYPEOF(DETAIL_TYPEOF_PROBE x,)
#define DETAIL_TYPEOF(...) DETAIL_TYPEOF_HEAD(__VA_ARGS__)
#define DETAIL_TYPEOF_HEAD(x, ...) REM x
#define DETAIL_TYPEOF_PROBE(...) (__VA_ARGS__),
// Strip off the type
#define STRIP(x) EAT x
// Show the type without parenthesis
#define PAIR(x) REM x
接下来,我们定义一个REFLECTABLE宏来生成关于每个字段(加上字段本身)的数据。这个宏将像这样被调用:
REFLECTABLE
(
(const char *) name,
(int) age
)
使用Boost。PP我们迭代每个参数并生成如下数据:
// A helper metafunction for adding const to a type
template<class M, class T>
struct make_const
{
typedef T type;
};
template<class M, class T>
struct make_const<const M, T>
{
typedef typename boost::add_const<T>::type type;
};
#define REFLECTABLE(...) \
static const int fields_n = BOOST_PP_VARIADIC_SIZE(__VA_ARGS__); \
friend struct reflector; \
template<int N, class Self> \
struct field_data {}; \
BOOST_PP_SEQ_FOR_EACH_I(REFLECT_EACH, data, BOOST_PP_VARIADIC_TO_SEQ(__VA_ARGS__))
#define REFLECT_EACH(r, data, i, x) \
PAIR(x); \
template<class Self> \
struct field_data<i, Self> \
{ \
Self & self; \
field_data(Self & self) : self(self) {} \
\
typename make_const<Self, TYPEOF(x)>::type & get() \
{ \
return self.STRIP(x); \
}\
typename boost::add_const<TYPEOF(x)>::type & get() const \
{ \
return self.STRIP(x); \
}\
const char * name() const \
{\
return BOOST_PP_STRINGIZE(STRIP(x)); \
} \
}; \
这样做的目的是生成一个常量fields_n,即类中可反射字段的数量。然后它针对每个字段专门化field_data。它也与反射器类为友,这是为了它可以访问字段,即使它们是私有的:
struct reflector
{
//Get field_data at index N
template<int N, class T>
static typename T::template field_data<N, T> get_field_data(T& x)
{
return typename T::template field_data<N, T>(x);
}
// Get the number of fields
template<class T>
struct fields
{
static const int n = T::fields_n;
};
};
现在要遍历字段,我们使用访问者模式。我们创建一个MPL范围,从0到字段的数量,并访问该索引下的字段数据。然后它将字段数据传递给用户提供的访问者:
struct field_visitor
{
template<class C, class Visitor, class I>
void operator()(C& c, Visitor v, I)
{
v(reflector::get_field_data<I::value>(c));
}
};
template<class C, class Visitor>
void visit_each(C & c, Visitor v)
{
typedef boost::mpl::range_c<int,0,reflector::fields<C>::n> range;
boost::mpl::for_each<range>(boost::bind<void>(field_visitor(), boost::ref(c), v, _1));
}
现在是揭晓真相的时刻我们把这些都放在一起。下面是如何定义一个可反射的Person类:
struct Person
{
Person(const char *name, int age)
:
name(name),
age(age)
{
}
private:
REFLECTABLE
(
(const char *) name,
(int) age
)
};
下面是一个使用反射数据迭代字段的广义print_fields函数:
struct print_visitor
{
template<class FieldData>
void operator()(FieldData f)
{
std::cout << f.name() << "=" << f.get() << std::endl;
}
};
template<class T>
void print_fields(T & x)
{
visit_each(x, print_visitor());
}
在可反射的Person类中使用print_fields的例子:
int main()
{
Person p("Tom", 82);
print_fields(p);
return 0;
}
输出:
name=Tom
age=82
瞧,我们刚刚用c++实现了反射,用了不到100行代码。
我想宣传一下自动自省/反射工具包“IDK”的存在。它使用类似Qt的元编译器,并将元信息直接添加到目标文件中。据说它很容易使用。没有外部依赖。它甚至允许您自动反映std::string,然后在脚本中使用它。请看IDK
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