huaxiazhihuo

眾所周知，碼猿寫代碼，自然要求嚴(yán)謹(jǐn)周密，殊不知想象力也很重要。本座閱碼幾十年，很是感概很多碼猿的腦洞被大大禁錮，鮮有人能越雷池一步，特別是c++的同學(xué)，連同委員會(huì)的那一坨老頭子，都很讓人無語至極，出自這些人的作品，都是一個(gè)死魚眼睛樣子，千人一面，毫無靈動(dòng)之生趣可言。stl，boost這些庫都是這樣子（雖然它們確實(shí)可以完成大多數(shù)日常任務(wù)），更別說其他的庫，沒有什么讓人耳目一新之處。

就說說動(dòng)態(tài)類型信息這塊，又或者說是反射。自然，語言本身提供的廢物type_info就懶得說了，除了證明c++也東施效顰，也能支持動(dòng)態(tài)信息之外，就別無用處了，有誰會(huì)正兒八經(jīng)的用type_info做點(diǎn)正兒八經(jīng)的事情呢。因此，各路人馬紛紛上陣，都要彌補(bǔ)c++在運(yùn)行時(shí)類型信息上的缺失。因?yàn)轭愋偷姆瓷湫畔?shí)在太重要，或者說，反射的用武之地太多太多，表面上很多事情不需要反射，或者字面代碼上就看不到反射的痕跡，但是內(nèi)里的實(shí)現(xiàn)，大把大把的反射在發(fā)光發(fā)熱。c++堅(jiān)持不在動(dòng)態(tài)信息上給予一點(diǎn)點(diǎn)多余的支持，并不表示c++就不需要反射了，看看標(biāo)準(zhǔn)庫這個(gè)極力回避動(dòng)多態(tài)的典范，是一個(gè)怎樣的失敗作品，嗯，這個(gè)以后再談吧。假如stl一開始就沒有如此大力排斥動(dòng)多態(tài)，你看看就連內(nèi)存分配的allocator都可以做到靜態(tài)類型信息里面（最新版的c++終于也要接受多態(tài)的allocator，c++界居然一片歡呼鼓舞，真是悲哀），今時(shí)今日的c++就不會(huì)在很多領(lǐng)域上到處割地求和。

總的來說，現(xiàn)在市面上的c++反射庫，都是侵入式，都學(xué)著mfc那一套，都是要求繼承自一個(gè)基類Object，然后才能對(duì)外提供反射信息的功能，先不說它們提供的類型信息是否完備，這樣子就把用途廣泛限制死在一個(gè)很窄很窄的小圈子里面了。這些反射庫，1、不能反射基本類型，int、char、double、const char*、……等；2、不能反射非繼承自O(shè)bject的class或者struct，3、也不能反射模板類，比如vector<int>、list<vector<vector<int>>>。雖然typeid千般弱雞，但也非一無是處，起碼非侵入、平等、多態(tài)。所以，理想的反射，應(yīng)該像c++原生的typeid那樣無色無味：1、非侵入式的；2、可以對(duì)所有的類型都提供反射，基本類型、非Object系的struct或者class、template類型的；3、多態(tài)的，只要改類型需要運(yùn)行時(shí)的類型識(shí)別，那么就返回其本身的類型（子類），而非字面上的聲明類型；4、支持類型參數(shù)，也即是說，以類型傳遞給該函數(shù)時(shí)，就返回相應(yīng)的類型信息對(duì)象。

說得具體一點(diǎn)，我們要求的反射庫是這樣子的。當(dāng)然，首先要有一個(gè)類型信息對(duì)象TypeInfo，里面裝滿了關(guān)于對(duì)于類型的所有詳細(xì)信息。如下所示：可以猜到這種反射下框架，只支持單繼承，這是故意的。
然后，就要有一個(gè)函數(shù)TypeOf，應(yīng)該是兩個(gè)，一個(gè)是無參數(shù)的類型模板函數(shù)，可以這樣調(diào)用，TypeOf<type>()；一個(gè)是有一個(gè)參數(shù)的類型模板函數(shù)，可以這樣調(diào)用，TypeOf(obj)。不管是那一個(gè)，其返回結(jié)果都是const TypeInfo*。TypeOf的要做到的事情是，對(duì)于每一種類型，有且只有一個(gè)唯一的TypeInfo對(duì)象與之對(duì)應(yīng)，不管是template的還是非template的；比如，以下的幾個(gè)判斷必須成立。
TypeOf<int>() == TypeOf<int>();
TypeOf<int>() == TypeOf(n);    //n為整型
TypeOf<vector<int>>() == TypeOf(nums);//nums的類型為vector<int>
Object* a = new ObjectA; TypeOf(a) == TypeOf<ObjectA>();
其實(shí)這里面的原理也沒什么神奇，無非就是trait配合sfine，接下來就全部都是苦力活，就是為每一種類型都專門特化一個(gè)詳細(xì)描述的類型對(duì)象，用宏可以節(jié)省大量的代碼。但是整個(gè)反射庫，本座前前后后重構(gòu)了十幾次，現(xiàn)在也還在重構(gòu)之中，終究還是解決了開發(fā)上所遇到的各種事情。比如，序列化（支持指針、支持多態(tài)）、對(duì)象與xml的互換、對(duì)象與json的互換、數(shù)據(jù)庫表讀寫對(duì)象、格式化、Any類型、非侵入式接口、消息發(fā)送、字符串生成對(duì)象等等。
其實(shí)現(xiàn)方式，概括起來，就是引入間接層元函數(shù)TypeInfoImp專門用于返回一個(gè)類型type，type里面有一個(gè)GetTypeInfo()的函數(shù)。然后TypeOf調(diào)用TypeInfoImp里的type的GetTypeInfo()最終得到TypeInfo對(duì)象。代碼如下所示。
可能可以有簡(jiǎn)潔的方式，比如不需要引入TypeInfoImp，但是實(shí)際最終證明TypeInfoImp的方式最具靈活性也最能節(jié)省代碼。最起碼，它在自定義的struct或者class就很方便，只要改struct內(nèi)部包含一個(gè)GetTypeInfo()的函數(shù)，它就可以被納入TypeOf體系中，非常方便。對(duì)于模板類型的TypeInfoImp，就要用到哈希表了。比如，對(duì)于std::paira的類型信息，如下實(shí)現(xiàn)，
    template<typename FstTy, typename SndTy>
    struct TypeInfoImp < std::pair<FstTy, SndTy> >
    {
        static const bool value = true;
        typedef TypeInfoImp < std::pair<FstTy, SndTy> > type;
        static TypeInfo* GetTypeInfo()
        {
            ParamsTypeInfo<FstTy, SndTy> args;
            return PodPair::LookupTemplateTypeInfo(args);
        }
    };
提取其類型參數(shù)的const TypeInfo*，生成數(shù)組。用此數(shù)組到PodPair的哈希表里面查找，如果哈希表中以有此類型數(shù)組參數(shù)的對(duì)象就返回，否則見創(chuàng)建一個(gè)添加一條哈希條目，然后返回。每一個(gè)泛型類型，比如vector，list，pair都有一個(gè)屬于自己的哈希表。
打完收工。原理很簡(jiǎn)單，但是對(duì)于工業(yè)級(jí)的反射庫，要考慮很多細(xì)節(jié)，比如，TypeInfo對(duì)象的內(nèi)存管理；怎么為enum類型生成一堆字符串，以支持字符串和enume值的互相轉(zhuǎn)換；生成并保存class的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)指針；命名空間的支持；仿真C#里面的attribute；如何以最方便的方式生成成員字段或者成員函數(shù)信息等等，一句話，就是他媽的體力活。但是，回報(bào)是很豐盛的，這里的苦力活做完之后，程序的其他地方上，基本上，就沒有什么重復(fù)相似的代碼，一切的體力工作全部就可以壓在類型信息這里了。