如何向c++应用程序添加反射?

你可以在这里找到另一个库:http://www.garret.ru/cppreflection/docs/reflect.html 它支持两种方式:从调试信息中获取类型信息，并让程序员提供该信息

我也对反思我的项目感兴趣，发现了这个库，我还没有尝试过，但尝试了这个家伙的其他工具，我喜欢他们的工作方式:-)

搜索一些宏或者自己制作。Qt还可以帮助进行反射(如果可以使用的话)。

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。所以你不写int x而是写(int) x。下面是一些方便的宏来帮助处理类型化表达式:

#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
)

因此，使用提振。页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)); \
} \
}; \

这样做的作用是生成一个常量fields_n，它是类中可反射字段的数量。然后它为每个字段专门化field_data。它还友化了reflector类，这样即使字段是私有的，它也可以访问它们:

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
)
};

下面是一个广义的print_fields函数，使用反射数据遍历字段:

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());
}

将print_fields与可反射的Person类一起使用的示例:

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。

c++的开箱即用不支持反射。这很可悲，因为它让防御性测试变得很痛苦。

有几种进行反思的方法:

1. 使用调试信息(不可移植)。
2. 在代码中加入宏/模板或其他源代码方法(看起来很难看)
3. 修改编译器(如clang/gcc)以生成数据库。
4. 使用Qt moc方法
5. < a href = " http://bytemaster.github。io/boost_reflect/" rel="noreferrer">Boost Reflect . io/boost_reflect/" rel="noreferrer">
6. 精确平面反射 .

第一个链接看起来最有希望(使用mod的clang)，第二个讨论了一些技术，第三个是使用gcc的不同方法:

1. < p > http://www.donw.org/rfl/

2. < p > https://bitbucket.org/dwilliamson/clreflect

3. < p > https://root.cern.ch/how/how-use-reflex

现在有一个c++反射工作组。查看c++ 14 @ CERN的新闻:

• < a href = " https://root.cern。ch /博客/ status-reflection-c noreferrer“rel = > https://root.cern.ch/blog/status-reflection-c < / >

编辑13/08/17:

自最初的帖子以来，已经有了一些关于反思的潜在进展。下面提供了关于各种技术和状态的更多细节和讨论:

1. 果壳中的静态反射
2. 静态反射
3. 静态反射设计

然而，在不久的将来，在c++中实现标准化的反射方法看起来并不有希望，除非社区对支持c++中的反射有更多的兴趣。

下面是基于上次c++标准会议反馈的当前状态:

• 对反思建议的反思 . b

编辑13/12/2017

Reflection看起来正在向c++ 20或更高版本的TSR迈进。然而运动是缓慢的。

• < a href = " http://matus-chochlik.github。io /镜子/ doc / html / noreferrer“rel = >镜< / >
• 镜像标准提案 .
• 镜像纸 .
• Herb Sutter -元编程包括反射

编辑15/09/2018

TS草案已送交国家机构进行投票。

文本可以在这里找到:https://github.com/cplusplus/reflection-ts

编辑11/07/2019

反射TS已完成功能，并将于2019年夏天接受评论和投票。

元模板编程方法将被更简单的编译时代码方法所取代(在TS中没有反映出来)。

• Draft TS as 2019-06-17 . sh ="noreferrer

编辑10/02/2020

这里有一个在Visual Studio中支持反射TS的请求:

• https://developercommunity.visualstudio.com/idea/826632/implement-the-c-reflection-ts.html

作者David Sankel谈论TS:

• < p > http://cppnow.org/history/2019/talks/

• < p > https://www.youtube.com/watch?v=VMuML6vLSus&feature=youtu.be

2020年3月17日

反思正在取得进展。“2020-02布拉格ISO c++委员会旅行报告”的报告可以在这里找到:

• https://www.reddit.com/r/cpp/comments/f47x4o/202002_prague_iso_c_committee_trip_report_c20_is/

关于c++ 23正在考虑的细节可以在这里找到(包括关于反射的简短部分):

• http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2019/p0592r4.html

2020年6月4日

Jeff Preshing发布了一个名为“胶合板”的新框架，它包含了一种运行时反射机制。详情请点击这里:

• https://preshing.com/20200526/a-new-cross-platform-open-source-cpp-framework/

到目前为止，这些工具和方法看起来是最完善和最容易使用的。

2020年7月12日编辑

叮当实验反射叉:https://github.com/lock3/meta/wiki

有趣的反射库，使用clang工具库提取信息进行简单的反射，不需要添加宏:https://github.com/chakaz/reflang

2021年2月24日编辑

一些额外的clang工具方法:

• https://github.com/Celtoys/clReflect
• https://github.com/mlomb/MetaCPP

2021年8月25日编辑

在youtube上的一个ACCU在线演讲https://www.youtube.com/watch?v=60ECEc-URP8也很值得一听，它讨论了当前的标准建议和基于clang的实现。

看到的:

• https://github.com/lock3/meta，分支纸/p2320
• 编译器资源管理器:https://cppx.godbolt.org/使用p2320中继作为编译器版本。

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 < / p >

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。

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。

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。

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

c++中还有另一个用于反射的新库，名为RTTR(运行时类型反射，也请参阅github)。

该接口类似于c#中的反射，并且不需要任何RTTI。

思考是一个c++反射库，以回答这个问题。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。

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。

#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;)

如果你像这样声明一个指向函数的指针:

int (*func)(int a, int b);

你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，可以在调用二进制文件(argv[0])上使用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。

https://github.com/tapika/TestCppReflect/blob/master/MacroHelpers.h

一组定义，加上它上面的功能:

https://github.com/tapika/TestCppReflect/blob/master/CppReflect.h https://github.com/tapika/TestCppReflect/blob/master/CppReflect.cpp https://github.com/tapika/TestCppReflect/blob/master/TypeTraits.h < / p > 示例应用程序也驻留在git存储库中，在这里: https://github.com/tapika/TestCppReflect/ < / p >

我将部分复制在这里并进行解释:

#include "CppReflect.h"
using namespace std;




class Person
{
public:


// Repack your code into REFLECTABLE macro, in (<C++ Type>) <Field name>
// form , like this:


REFLECTABLE( Person,
(CString)   name,
(int)       age,
...
)
};


void main(void)
{
Person p;
p.name = L"Roger";
p.age = 37;
...


// And here you can convert your class contents into xml form:


CStringW xml = ToXML( &p );
CStringW errors;


People ppl2;


// And here you convert from xml back to class:


FromXml( &ppl2, xml, errors );
CStringA xml2 = ToXML( &ppl2 );
printf( xml2 );


}

REFLECTABLE define使用类名+字段名加上offsetof -来确定特定字段位于内存中的哪个位置。我已经尽可能地学习。net术语，但是c++和c#是不同的，所以不是一对一的。整个c++反射模型驻留在TypeInfo和FieldInfo类中。

我已经使用pugi xml解析器获取演示代码到xml并从xml恢复回来。

演示代码的输出如下所示:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<People groupName="Group1">
<people>
<Person name="Roger" age="37" />
<Person name="Alice" age="27" />
<Person name="Cindy" age="17" />
</people>
</People>

也可以通过TypeTraits类和部分模板规范来启用任何第三方类/结构支持-以类似于CString或int的方式定义自己的TypeTraitsT类-参见中的示例代码

https://github.com/tapika/TestCppReflect/blob/master/TypeTraits.h#L195

该解决方案适用于Windows / Visual studio。它可以移植到其他操作系统/编译器，但还没有这样做。(如果你真的喜欢解决方案，请问我，我可能会帮助你)

该解决方案适用于一个类和多个子类的一次序列化。

然而，如果你正在寻找序列化类部分的机制，甚至是控制反射调用产生的功能，你可以看看下面的解决方案:

https://github.com/tapika/cppscriptcore/tree/master/SolutionProjectModel

更详细的信息可以从youtube视频中找到:

c++运行时类型反射 https://youtu.be/TN8tJijkeFE < / p >

我试图更深入地解释c++反射是如何工作的。

示例代码如下所示:

https://github.com/tapika/cppscriptcore/blob/master/SolutionProjectModel/testCppApp.cpp

c.General.IntDir = LR"(obj\$(ProjectName)_$(Configuration)_$(Platform)\)";
c.General.OutDir = LR"(bin\$(Configuration)_$(Platform)\)";
c.General.UseDebugLibraries = true;
c.General.LinkIncremental = true;
c.CCpp.Optimization = optimization_Disabled;
c.Linker.System.SubSystem = subsystem_Console;
c.Linker.Debugging.GenerateDebugInformation = debuginfo_true;

它以路径的形式接收有关c++数据类型、c++属性名和类实例指针的全部信息，并根据这些信息生成xml、json，甚至在互联网上序列化这些信息。

这样的虚拟回调函数的例子可以在这里找到:

https://github.com/tapika/cppscriptcore/blob/master/SolutionProjectModel/VCConfiguration.cpp

参见函数ReflectCopy和虚函数::OnAfterSetProperty。

但是因为这个话题很高级，我建议先看视频。

如果您有一些改进的想法，请随时与我联系。

RareCpp库提供了相当简单和直观的反射——所有字段/类型信息都被设计为在数组中可用或感觉像数组访问。它是为c++ 17编写的，可与Visual Studios、g++和Clang一起使用。库只有头文件，这意味着你只需要复制“;Reflect.h"在项目中使用它。

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，RandomAccessReflection可以自动识别用于读写的适当JSON输出表示，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 .
• Reflect Implementation .
• 更多用法示例 .