灵活的使用C ++中的反射系统 _C

本文会展示一个小巧灵活的系统，用于使用C ++ 11语言功能进行运行时反射。这是一个为C ++类型生成元数据的系统。元数据采用TypeDescriptor在运行时创建的对象的形式，该对象描述其他运行时对象的结构。

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我将这些对象称为类型描述符。我写这个反射系统的最初动机是为了支持序列化用于一个C ++游戏引擎，因为有非常具体的需求，一旦可行，我也开始将运行时反射用于其他引擎功能：

3D渲染：每次游戏引擎使用OpenGL ES进行绘制时，它都会使用反射来传递统一的参数并向API描述顶点格式，这样会使图形编程更加高效！
导入JSON：引擎的管道具备通用例程，可以从JSON文件和类型描述符合成C ++对象。它用于导入3D模型，关卡定义和其他应用。

该反射系统基于预处理器宏和模板。至少以当前形式，C ++并非旨在使运行时反射变得容易。众所周知，编写一个易于使用，易于扩展且切实可行的反射系统非常困难。在安顿我今天拥有的系统之前，我被模糊的语言规则，初始化顺序的错误和极端的情况困扰了很多次。
为了说明其工作原理，我在GitHub上发布了一个示例项目：（代码贴在文末处）

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该示例实际上并未使用我的游戏引擎的反射系统。而是使用了自带的微型反射系统，但类型描述符的创建，结构化和寻找方式几乎相同。这就是我将在这篇文章中重点讨论的部分。
本文供那些对如何开发运行时反射系统感兴趣的程序员，而不仅仅是使用涉及C ++的高级功能，但是示例项目只有242行代码，因此希望能够持续迭代，任何C ++程序员都提交代码，如果您对使用现有解决方案更感兴趣，请查看RTTR 。
示例在中main.cpp，示例项目定义了一个名为的结构Node 。该REFLECT()宏告诉系统，以使这种类型的反射。
struct Node {std::string key;int value;std::vector<Node> children;REFLECT()// 此类型启用反射};在运行时，该示例创建一个类型为的对象Node 。
//创建类型为Node的对象 Node node = {"Apple", 3, {{"banana", 7, {}}, {"cherry", 11, {}}}};在内存中，Node对象看起来像这样：

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接下来，该示例找到Node的类型描述符。为此，必须将以下宏放在main.cpp文件中的某个位置。我将它们放在中Main.cpp，但也可将它们放在Node可见其定义的任何文件中。

//定义节点的类型描述符REFLECT_STRUCT_BEGIN(Node)REFLECT_STRUCT_MEMBER(key)REFLECT_STRUCT_MEMBER(value)REFLECT_STRUCT_MEMBER(children)REFLECT_STRUCT_END()

Node现在据说可以反映其成员变量。
Node可以通过调用获得指向类型描述符的指针reflect::TypeResolver<Node>::get()：
//查找Node的类型描述符reflect::TypeDescriptor* typeDesc = reflect::TypeResolver<Node>::get();找到类型描述符后，该示例将其用于将Node对象的描述转储到控制台。
//将Node对象的描述转储到控制台typeDesc->dump(&node);运行的输出为：

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宏的实现方式将REFLECT()宏添加到结构或类时，它会声明两个其他静态成员：Reflection，结构的类型描述符和initReflection初始化它的函数。实际上，展开宏后，完整的Node结构如下所示：

struct Node {std::string key;int value;std::vector<Node> children;// Declare the struct's type descriptor:static reflect::TypeDescriptor_Struct Reflection;// Declare a function to initialize it:static void initReflection(reflect::TypeDescriptor_Struct*);};

同样，展开后的REFLECT_STRUCT_*()宏块main.cpp如下所示：

//定义结构类型描述符： reflect::TypeDescriptor_Struct Node::Reflection{Node::initReflection};//初始化它的函数的定义：void Node::initReflection(reflect::TypeDescriptor_Struct* typeDesc) {using T = Node;typeDesc->name = "Node";typeDesc->size = sizeof(T);typeDesc->members = {{"key", offsetof(T, key), reflect::TypeResolver<decltype(T::key)>::get()},{"value", offsetof(T, value), reflect::TypeResolver<decltype(T::value)>::get()},{"children", offsetof(T, children), reflect::TypeResolver<decltype(T::children)>::get()},};}

现在，由于Node::Reflection是静态成员变量，因此initReflection()在程序启动时会自动调用其构造函数，该构造函数接受指向的指针。您可能想知道：为什么将函数指针传递给构造函数？为什么不通过初始化列表呢？答案是因为函数的主体为我们提供了声明C ++ 11 类型别名的位置：using T = Node 。没有类型别名，所以我们必须将标识符Node作为额外的参数传递给每个REFLECT_STRUCT_MEMBER()宏。