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
这些信息确实存在——但不是你需要的格式,而且只有当你导出你的类时。这适用于Windows,我不知道其他平台。使用存储类说明符,例如:
class __declspec(export) MyClass
{
public:
void Foo(float x);
}
这使得编译器将类定义数据构建到DLL/Exe中。但它不是一种可以用于反射的格式。
在我的公司,我们建立了一个解释元数据的库,允许你在不插入额外的宏等到类本身的情况下反映一个类。它允许如下方式调用函数:
MyClass *instance_ptr=new MyClass;
GetClass("MyClass")->GetFunction("Foo")->Invoke(instance_ptr,1.331);
这有效地做到:
instance_ptr->Foo(1.331);
Invoke(this_pointer,…)函数有可变参数。显然,通过这样调用函数,你可以绕过诸如const-safety之类的东西,所以这些方面是作为运行时检查实现的。
我相信语法可以改进,到目前为止它只适用于Win32和Win64。我们发现它非常有用,可以为类提供自动GUI接口,在c++中创建属性,流到XML和从XML输出等等,而且不需要从特定的基类派生。如果有足够的需求,也许我们可以把它做成样子发布。
其他回答
您需要查看您正在尝试做什么,以及RTTI是否满足您的需求。我已经实现了自己的伪反射,用于某些非常特定的目的。例如,我曾经希望能够灵活地配置模拟输出内容。它需要在输出的类中添加一些样板代码:
namespace {
static bool b2 = Filter::Filterable<const MyObj>::Register("MyObject");
}
bool MyObj::BuildMap()
{
Filterable<const OutputDisease>::AddAccess("time", &MyObj::time);
Filterable<const OutputDisease>::AddAccess("person", &MyObj::id);
return true;
}
第一个调用将该对象添加到筛选系统,该系统调用BuildMap()方法以确定哪些方法可用。
然后,在配置文件中,你可以这样做:
FILTER-OUTPUT-OBJECT MyObject
FILTER-OUTPUT-FILENAME file.txt
FILTER-CLAUSE-1 person == 1773
FILTER-CLAUSE-2 time > 2000
通过一些涉及boost的模板魔法,可以在运行时(读取配置文件时)将其转换为一系列方法调用,因此相当高效。我不建议你这样做,除非你真的需要,但是,当你这样做的时候,你可以做一些非常酷的事情。
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。
如果你像这样声明一个指向函数的指针:
int (*func)(int a, int b);
您可以像这样在内存中为该函数分配一个位置(需要libdl和dlopen)
#include <dlfcn.h>
int main(void)
{
void *handle;
char *func_name = "bla_bla_bla";
handle = dlopen("foo.so", RTLD_LAZY);
*(void **)(&func) = dlsym(handle, func_name);
return func(1,2);
}
要使用间接方式加载局部符号,可以对调用二进制文件(argv[0])使用dlopen。
这样做的唯一要求(除了dlopen()、libdl和dlfcn.h)是知道函数的参数和类型。
Ponder是一个c++反射库,用于回答这个问题。我考虑了这些选择,决定自己做一个,因为我找不到一个符合我所有要求的。
虽然这个问题有很好的答案,但我不想使用大量宏,也不想依赖Boost。Boost是一个很棒的库,但也有很多小型定制的c++ 0x项目,它们更简单,编译时间更快。能够从外部装饰一个类也有好处,比如包装一个不支持c++ 11的c++库。它是CAMP的分支,使用c++ 11,不再需要Boost。
查看Classdesc http://classdesc.sf.net。它以类“描述符”的形式提供了反射,可以与任何标准c++编译器一起工作(是的,它可以与Visual Studio和GCC一起工作),并且不需要源代码注释(尽管存在一些处理棘手情况的pragmas)。它已经开发了十多年,并在一些工业规模的项目中使用。
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