C++实现反射

1、什么是反射

通过字符串函数名称来实现函数的调用就是反射。

反射机制在java中是一个非常重要的特性，比如在spring框架中，就使用了xml + 反射来完成类的动态扩展。 简单来说，反射就是根据一个字符串查找到一个类，查找到一个函数，并能生成这个类，或者函数的实例。换句话说，就是在运行期通过字符串到内存单元的反向映射。 在动态语言中，反射是非常容易实现的，在java中，由于有字节码作为中间层的存在，所以实现也并不复杂。但是对于c++来说，静态编译的程序在运行期能打交道的，只是一些内存地址，没有任何字符串相关的东西，也就是说，你写程序时的那些变量名，真正编译结束后，只是一些内存地址。

2、如何实现

当然了，万事没有绝对。 要想在c++中实现类似java的反射功能，也是可以做到的，比如——增加中间层。 unix设计艺术里曾说过：所有的问题都可以通过增加中间层的方式来解决。

2-1、编译期增加中间层

我们知道，程序在编译期，是有一个全局的符号对照表的，这个里面保存了字符串（变量或者类名）到内存地址的映射，但是一旦编译完成，在链接时，这些“多余”的信息都将不存在。因此只需要找到一个方式，能把这些信息保存下来，就可以了。顺着这个思路想下去，就会发现，我们只要把静态链接改为动态链接，就可以将需要的符号信息保存下来。

具体来说： (1) 将所有需要动态创建的类放置于一个或多个独立的文件中； (2) 将这些文件编译为一个.so文件； (3) 在主程序中通过dlopen打开so文件； (4) 调用dlsym(*pvSo, "create")获得需要的函数； 在dlsym中，完成了从字符串到函数的映射。

这种方式其实很不错的，但是，对于c++来说，函数的命名方式和c完全不同，所以需要通过各种extern来修饰函数。而且，由于使用了动态编译，在so中就不能再使用一些模板的特性了。当然了，还有一些莫名其妙的很奇葩的坑，就不一一细说了。

简单的示例代码如下：

2-2、运行期增加中间层

由于动态编译存在各种各样的问题，所以我们还是更倾向于选择静态编译。也就是说在运行期增加一个字符串到函数的中间层。我们需要准备一个全局的map，以字符串为key，函数指针作为value。同时提供一个注册机制，把每个需要的类注册到这个全局map中。这里还剩下最后一个问题，也是最重要的问题：谁来完成这个注册的过程？ 如果是调用者来注册，那么首先，我们需要在调用的文件中include用到的所有类的头文件，之后，我们需要一个一个把类注册进来，如果需要注册的类有上千个，这个过程将会非常的繁杂。 如果是类的作者自己完成注册，就涉及到另一个问题，如何注册？因为注册的这个过程，本身需要在类外面，而且还必须是一段可执行代码。这样就又绕回了上面那步，谁来调用注册代码？ 可以通过一个比较取巧的办法：类的静态对象。 我们知道，类的静态对象是全局的，而所有的全局变量，编译器保证了一定会在main执行前被初始化，换句话说，我们只要把注册代码放置于类的静态变量的初始化过程中，就可以了。

但是因为map初始化时必须制定key，val的类型，如果我们想使用一个map来实现各种不同参数列表的函数反射就无能为力了。 因此可以借助于模板来使用一个map来实现各种不同参数列表的函数反射。参考rpc原理剖析。 map不直接存需要被反射的函数指针，而是存一个我们制定的模板函数指针，把需要被反射的函数指针作为我们指定模板函数的一个参数。 利用了多态和模板增加了程序的灵活性，同时使用了宏来简化代码。

示例代码如下：

使用map，key为string保存函数名称，val为函数指针。