C++: 反射的简单实现

可先参考：链接

问题引入

如何根据一个字符串(类的名称)，创建出一个对象

当我们获得了一个string str = "class_name"，那么如何根据这个str来创建一个对象？这时候就需要用到反射。个人对反射的简单理解就是一个字面量来动态创建出一个对象，并可获取对象的成员信息。Java和C#都有完整的反射机制，而C++至今还没有，只能自己动手实现

实现思路

1. 可以用一个map来存储类名-构造函数这样的键值对，每新增一个类，就在这个map“注册”一个键值对
2. 因为这个map是一个全局都会用到的，所以可以使用单例模式
3. 在进入main函数之前，这个map就应该生成好，即每一个类在实例化之前就执行了“注册”的代码，那怎么在main函数之前就执行“注册”代码？答案可参见下面的代码实现

代码实现

#include <iostream>
#include <map>
#include <memory>

#define FUNC function<void*(void)>

using namespace std;

class Reflector
{
private:
    map<std::string, FUNC>objectMap;
    static shared_ptr<Reflector> ptr;

public:
    void* CreateObject(const string &str)
    {
        for (auto & x : objectMap)
        {
            if(x.first == str)
                return x.second();
        }
        return nullptr;
    }

    void Register(const string &class_name, FUNC && generator)
    {
        objectMap[class_name] = generator;
    }

    static shared_ptr<Reflector> Instance()
    {
        if(ptr == nullptr)
        {
            ptr.reset(new Reflector());
        }

        return ptr;
    }

};

shared_ptr<Reflector> Reflector::ptr = nullptr;

class RegisterAction
{
public:
    RegisterAction(const string &class_name, FUNC && generator)
    {
        Reflector::Instance()->Register(class_name, forward<FUNC>(generator));
    }
};

#define REGISTER(CLASS_NAME) \
RegisterAction g_register_action_##CLASS_NAME(#CLASS_NAME, []()\
{\
    return new CLASS_NAME(); \
});


class Base
{
public:
    explicit Base() = default;
    virtual void Print()
    {
        cout << "Base" << endl;
    }
};
REGISTER(Base);

class DeriveA : public Base
{
public:
    void Print() override
    {
        cout << "DeriveA" << endl;
    }
};
REGISTER(DeriveA);

class DeriveB : public Base
{
public:
    void Print() override
    {
        cout << "DeriveB" << endl;
    }
};
REGISTER(DeriveB);

int main()
{
    shared_ptr<Base> p1((Base*)Reflector::Instance()->CreateObject("Base"));
    p1->Print();

    shared_ptr<Base> p2((Base*)Reflector::Instance()->CreateObject("DeriveA"));
    p2->Print();

    shared_ptr<Base> p3((Base*)Reflector::Instance()->CreateObject("DeriveB"));
    p3->Print();
}

上述代码中的Reflector使用了单例模式，维护一个存储[类名: 构造器]的map，每新增一个类，就会通过宏REGISTER来为这个新增一个构造器(其实就是一个lambda表达式，使用new返回一个指针)，并用这个构造器和类名生成一个RegisterAction实例，而在RegisterAction的构造函数中进行了“注册”，即通过实例化一个RegisterAction在main函数之前完成了注册