這篇文章給大家分享的是有關(guān)C++中反射機(jī)制的示例分析的內(nèi)容。小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家做個(gè)參考，一起跟隨小編過來看看吧。
C++ 反射機(jī)制
一.前言：
Java有著一個(gè)非常突出的動(dòng)態(tài)相關(guān)機(jī)制：Reflection，用在Java身上指的是我們可以于運(yùn)行時(shí)加載、探知、使用編譯期間完全未知的classes。換句話說，Java程序可以加載一個(gè)運(yùn)行時(shí)才得知名稱的class，獲悉其完整構(gòu)造（但不包括methods定義），并生成其對象實(shí)體、或?qū)ζ鋐ields設(shè)值、或喚起其methods。然而C++是不支持反射機(jī)制，雖然C++有RTTI(運(yùn)行時(shí)類型識(shí)別)。但是想要實(shí)現(xiàn)C++對象序列化，序列化就是存儲(chǔ)到磁盤上，將對象變成一定格式的二進(jìn)制編碼，然后要用的時(shí)候再將保存在磁盤上的二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)化成一個(gè)內(nèi)存中的對象，這個(gè)過程中總是需要有一個(gè)指示來告訴編譯器要生成什么樣的對象，最簡單的方式當(dāng)然就是類名了，例如：將一個(gè)ClassXXX對象存儲(chǔ)到磁盤上，再從磁盤讀取的時(shí)候讓編譯器根據(jù)“ClassXXX”名稱來new一個(gè)對象。
重慶分公司
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ClassT* obj = FactoryCreate("ClassT");類似于以上的語法，雖然C++沒有自帶的語法可以實(shí)現(xiàn)，但是我們可以自己通過其他方法來實(shí)現(xiàn)。（由于本人能力有限，所以該篇博客只是講解如何簡單的實(shí)現(xiàn)這個(gè)反射機(jī)制，而對C++中擁有這個(gè)反射機(jī)制是否有必要不做任何討論。當(dāng)然，如果博客中有什么地方說的有錯(cuò)誤還望大家可以在下面評論指出謝謝）
二.實(shí)現(xiàn)：
1.我們很容易可以想到可以使用簡單工廠模式來實(shí)現(xiàn)這個(gè)效果：比如
class Object
{
public:
virtual string ToString() = 0;
};這個(gè)是所有需要實(shí)現(xiàn)反射機(jī)制的類需要繼承的基類，然后派生出來的類只需要再實(shí)現(xiàn)這個(gè)ToString即可。例如：
class MyClass :public Object
{
public:
virtual string ToString(){ return "MyClass"; }
};然后就是用于產(chǎn)生對象的工廠。
Object* FactoryCreat(const string& className)
{
if (className == "ClassA")
return new ClassA;
else if (className == "ClassB")
return new ClassB;
else if(className == "ClassC")
return new ClassC;
else if(className == "ClassD")
return new ClassD;
else if(className == "ClassE")
return new ClassE;
...
}我們使用就可以這樣：
int main()
{
Object* obj = FactoryCreat("MyClass");
cout << obj->ToString();
delete obj;
return 0;
}我們使用簡單工廠模式感覺好像是解決了問題，可以實(shí)現(xiàn)用字符串去new一個(gè)對應(yīng)的對象，但是假如我們要新建一個(gè)類或者修改一個(gè)類，那么這個(gè)FactoryCreat都要進(jìn)行修改。十分不利于維護(hù)。所以我們需要換一個(gè)方式來處理。
2.工廠模式結(jié)合回調(diào)機(jī)制。
首先我們要梳理一下這個(gè)方法的基本脈絡(luò)：
1.工廠內(nèi)部需要有個(gè)映射,也就是一個(gè)字符串對應(yīng)一個(gè)類new的方法。
2.工廠給出一個(gè)接口,我們傳入字符串,那么返回這個(gè)字符串對應(yīng)的方法new出來的對象指針。
3.我們新建的類,如果需要支持反射機(jī)制,那么這個(gè)類需要自動(dòng)將自己的new方法和名字注冊到工廠的映射中。
OK,如果我們能完成以上幾個(gè)要求,那么我們在類進(jìn)行拓展的時(shí)候需要改動(dòng)的地方就十分少了。對于工廠的代碼我們基本上是不會(huì)改變的。也就基本上實(shí)現(xiàn)了我們C++反射機(jī)制的基本功能。
下面我們來一步一步解析代碼：
首先我們還是需要一個(gè)Object作為需要支持反射機(jī)制類的基類
//Reflex.h
class Object
{
public:
Object(){}
virtual ~Object(){}
static bool Register(ClassInfo* ci); //注冊傳入一個(gè)classInfo(類信息),將這個(gè)類的信息注冊到映射中
static Object* CreateObject(string name); //工廠生產(chǎn)對象的接口
};然后是實(shí)現(xiàn)：
//Reflex.cpp
static std::map< string, ClassInfo*> *classInfoMap = NULL;
bool Object::Register(ClassInfo* ci)
{
if (!classInfoMap) {
classInfoMap = new std::map< string, ClassInfo*>(); //這里我們是通過map來存儲(chǔ)這個(gè)映射的。
}
if (ci) {
if (classInfoMap->find(ci->m_className) == classInfoMap->end()){
classInfoMap->insert(std::map< string, ClassInfo*>::value_type(ci->m_className, ci)); // 類名 <-> classInfo
}
}
return true;
}
Object* Object::CreateObject(std::string name)
{
std::map< string, ClassInfo*>::const_iterator iter = classInfoMap->find(name);
if (classInfoMap->end() != iter) {
return iter->second->CreateObject(); //當(dāng)傳入字符串name后,通過name找到info,然后調(diào)用對應(yīng)的CreatObject()即可
}
return NULL;
}剩下的我們還需要一個(gè)classinfo類就大功告成了：
//Reflex.h
typedef Object* (*ObjectConstructorFn)(void);
class ClassInfo
{
public:
ClassInfo(const std::string className, ObjectConstructorFn ctor)
:m_className(className), m_objectConstructor(ctor)
{
Object::Register(this); //classInfo的構(gòu)造函數(shù)是傳入類名和類對應(yīng)的new函數(shù)然后自動(dòng)注冊進(jìn)map中。
}
virtual ~ClassInfo(){}
Object* CreateObject()const { return m_objectConstructor ? (*m_objectConstructor)() : 0; }
bool IsDynamic()const { return NULL != m_objectConstructor; }
const std::string GetClassName()const { return m_className; }
ObjectConstructorFn GetConstructor()const{ return m_objectConstructor; }
public:
string m_className;
ObjectConstructorFn m_objectConstructor;
};有了這些類后，我們只需要讓需要支持反射的類滿足以下要求即可：
1.繼承Object類。
2.重載一個(gè)CreatObject()函數(shù)，里面 return new 自身類。
3.擁有一個(gè)classInfo的成員并且用類名和CreatObject初始化。
滿足以上三個(gè)要求的類我們就可以利用反射機(jī)制來創(chuàng)建對象了。我們可以看下面的例子：
class B : public Object
{
public:
B(){ cout << hex << (long)this << " B constructor!" << endl; }
~B(){ cout << hex << (long)this << " B destructor!" << endl; }
virtual ClassInfo* GetClassInfo() const{ return &ms_classinfo; }
static Object* CreateObject() { return new B; }
protected:
static ClassInfo ms_classinfo;
};
ClassInfo B::ms_classinfo("B", B::CreateObject);使用的話我們就只需要調(diào)用Object::CreatObject(string) 傳入類名即可。
int main()
{
Object* obj = Object::CreateObject("B");
delete obj;
return 0;
}基本上反射機(jī)制的功能就實(shí)現(xiàn)了,而且使用回調(diào)注冊在后期拓展上也容易維護(hù)。
三.使用宏簡化代碼：
其實(shí)大家發(fā)現(xiàn),因?yàn)槲覀円岊愔С址瓷淠敲淳鸵獫M足我們上面的那三個(gè)要求,但是每個(gè)類都要寫這樣相似的東西。仔細(xì)一看，包括函數(shù)申da's明、函數(shù)定義、函數(shù)注冊，每個(gè)類的代碼除了類名外其它都是一模一樣的，有沒有簡單的方法呢？
那就是使用宏。
//Reflex.h
//類申明中添加 classInfo 屬性 和 CreatObject、GetClassInfo 方法
#define DECLARE_CLASS(name) \
protected: \
static ClassInfo ms_classinfo; \
public: \
virtual ClassInfo* GetClassInfo() const; \
static Object* CreateObject();
//實(shí)現(xiàn)CreatObject 和 GetClassInfo 的兩個(gè)方法
#define IMPLEMENT_CLASS_COMMON(name,func) \
ClassInfo name::ms_classinfo((#name), \
(ObjectConstructorFn) func); \
\
ClassInfo *name::GetClassInfo() const \
{return &name::ms_classinfo;}
//classInfo 屬性的初始化
#define IMPLEMENT_CLASS(name) \
IMPLEMENT_CLASS_COMMON(name,name::CreateObject) \
Object* name::CreateObject() \
{ return new name;}有了宏替換后，我們定義一個(gè)新的類。
只需要在類定義中添加 DECLARE_CLASS(classname) 實(shí)現(xiàn)中添加IMPLEMENT_CLASS(classname)就可以讓這個(gè)類實(shí)現(xiàn)反射了。
例如我們上面的類B就可以這樣寫：
class B : public Object
{
DECLARE_CLASS(B)
public:
B(){ cout << hex << (long)this << " B constructor!" << endl; }
~B(){ cout << hex << (long)this << " B destructor!" << endl; }
};
IMPLEMENT_CLASS(B)這樣不管以后需要添加、修改什么功能都只需要修改宏就可以了而不需要每個(gè)類每個(gè)類去添加、修改方法。
ok到這里基本上，c++反射機(jī)制的實(shí)現(xiàn)就大功告成了！。
感謝各位的閱讀！關(guān)于“C++中反射機(jī)制的示例分析”這篇文章就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對大家有一定的幫助，讓大家可以學(xué)到更多知識(shí)，如果覺得文章不錯(cuò)，可以把它分享出去讓更多的人看到吧！
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