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

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。

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。

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。

你可以通过Boost::Hana库中的BOOST_HANA_DEFINE_STRUCT实现很酷的静态反射功能。 Hana非常通用,不仅适用于您所想到的用例,还适用于许多模板元编程。

尽管在c++中不支持即时可用的反射,但实现它并不太难。 我遇到了这篇很棒的文章: http://replicaisland.blogspot.co.il/2010/11/building-reflective-object-system-in-c.html

本文详细介绍了如何实现一个非常简单的反射系统。当然,这不是最有益的解决办法,还有一些粗糙的地方有待解决,但对我的需要来说,这已经足够了。

底线——如果做得正确,反射是可以得到回报的,而且在c++中是完全可行的。

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。