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
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。
其他回答
RareCpp库实现了相当简单和直观的反射——所有字段/类型信息都被设计成可以在数组中使用,或者感觉像是数组访问。它是为c++ 17编写的,可与Visual Studios、g++和Clang一起使用。这个库只有头文件,这意味着你只需要将“Reflect.h”复制到你的项目中就可以使用它。
被反射的结构体或类需要REFLECT宏,在该宏中您可以提供所反射的类的名称和字段的名称。
class FuelTank {
public:
float capacity;
float currentLevel;
float tickMarks[2];
REFLECT(FuelTank, capacity, currentLevel, tickMarks)
};
这就是全部内容,不需要额外的代码来设置反射。可选地,您可以提供类和字段注释,以便能够遍历超类或向字段添加额外的编译时信息(例如Json::Ignore)。
遍历字段可以简单到…
for ( size_t i=0; i<FuelTank::Class::TotalFields; i++ )
std::cout << FuelTank::Class::Fields[i].name << std::endl;
您可以通过对象实例循环访问字段值(您可以读取或修改)和字段类型信息……
FuelTank::Class::ForEachField(fuelTank, [&](auto & field, auto & value) {
using Type = typename std::remove_reference<decltype(value)>::type;
std::cout << TypeToStr<Type>() << " " << field.name << ": " << value << std::endl;
});
JSON库构建在RandomAccessReflection之上,它可以自动识别适当的JSON输出表示来读写,并且可以递归遍历任何反射字段,以及数组和STL容器。
struct MyOtherObject { int myOtherInt; REFLECT(MyOtherObject, myOtherInt) };
struct MyObject
{
int myInt;
std::string myString;
MyOtherObject myOtherObject;
std::vector<int> myIntCollection;
REFLECT(MyObject, myInt, myString, myOtherObject, myIntCollection)
};
int main()
{
MyObject myObject = {};
std::cout << "Enter MyObject:" << std::endl;
std::cin >> Json::in(myObject);
std::cout << std::endl << std::endl << "You entered:" << std::endl;
std::cout << Json::pretty(myObject);
}
上面的代码可以这样运行……
Enter MyObject:
{
"myInt": 1337, "myString": "stringy", "myIntCollection": [2,4,6],
"myOtherObject": {
"myOtherInt": 9001
}
}
You entered:
{
"myInt": 1337,
"myString": "stringy",
"myOtherObject": {
"myOtherInt": 9001
},
"myIntCollection": [ 2, 4, 6 ]
}
参见……
反映文档 反映实现 更多用法示例
编辑:更新的坏链接截至2017年2月7日。
我想没有人提到这一点:
在CERN,他们使用c++的全反射系统:
欧洲核子研究中心的反射。看起来效果很好。
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。
你想用反射做什么? 可以使用Boost类型特征和typeof库作为编译时反射的有限形式。也就是说,您可以检查和修改传递给模板的类型的基本属性。