使用C++模拟实现 C# 中的反射功能

最近在看设计模式的相关内容， 看到抽象工厂模式这章节的时候， 书上介绍说， 抽象工厂模式在替换具体工厂类型的时候比较方便， 但是在涉及添加一个新的产品类的时候， 需要修改现有的工厂来支持这个新的产品， 违反了开闭原则。 一般可以采用简单工厂并借助反射的功能， 解决这个不足。

C# 中自带反射的功能， 但是我们C++居然没有， 这个一个比较讨厌的地方， 于是， 我们研究了相关内容， 参考了一些文章， 终于弄明白了这里面的基本原理， 主要参考文章： C++反射的实现

下面对实现的原理做一些解释：

我们主要定义了两个类， CObject 作为所有需要使用反射功能的对象的基类， 以及 CClassInfo 记录派生自CObject 对象的类名及其相应的我们自己定义的 构造函数指针(非C++中的构造函数的概念)

我们为每个派生自CObject 的对象， 添加一个 CClassInfo 类型的静态成员，当这个成员发生构造的时候， 会将这个类进行注册， 注册到一个全局的 map 对象中去。

也就是说， 每当产生一个CObject 的派生类的时候， 都会自动的将他们的类名 和 相应类的指针 存储到 map 中去。

当需要由字符串构建一个类对象的时候， 我们只要访问这个map 对象， 获取到相应的类的指针， 调用我们的构造函数， 就可以实现 类对象的构造了。

思路非常清晰， 但是还剩下一个问题。 如何获取一个类的类名， 这就需要借助我们的 预处理宏了

#define GetName(name) #name

使用这段代码就可以获取变量的名称了， ie， #加变量， 可以获取变量的名字。

我们在参考上面这篇参考文章中代码思想的前提下， 写出了自己的代码，由于使用宏会影响代码的可读性， 我们在一个对象类中将宏展开， 方便阅读。

运行效果图：



代码部分：

base.h

#ifndef _BASE_H_
#define _BASE_H_

#include <string>
#include <map>
#include <iostream>

using std::string;
using std::map;
using std::cout;
using std::endl;

class CObject;
class CClassInfo;

// t特定的函数指针
typedef CObject * (*ClassConstructor)();

// 维护类名 和 特定函数指针的基础结构
map<string, CClassInfo *> mymap;

// 获取类名
#define GetClassName(name) #name

// 注册 类名 和 相应的 createObj 函数指针
void RegisterClass(CClassInfo * c);

/************************************************************************/
/* 对象信息类， 记录类名  和 我们专门设置的 createObj 函数指针信息      */
/************************************************************************/
class CClassInfo
{
public:
CClassInfo(string name, ClassConstructor ctor) : name(name), ctor(ctor){
// 构造过程中 实现注册， 将相应信息加入 mymap
RegisterClass(this);
}

CObject * createObj(){
return (ctor == nullptr) ? nullptr : (*ctor)();
}

public:
string name;
ClassConstructor ctor;
};

/************************************************************************/
/* 所有接受管理的 使其可以反射的 对象基类                               */
/************************************************************************/
class CObject{
public:
CObject() = default;
virtual ~CObject(){};
static CObject * createObj(string name){
if (mymap.find(name) != mymap.end()){
return mymap[name]->createObj();
}
return nullptr;
}

static void registerClass(CClassInfo * c){
mymap.insert(make_pair(c->name, c));
}
};

//************************************
// Method:    RegisterClass
// FullName:  RegisterClass
// Access:    public
// Returns:   void
// Qualifier:  注册 类名 和 相应的 createObj 函数指针
// Parameter: CClassInfo * c
//************************************
void RegisterClass(CClassInfo * c){
CObject::registerClass(c);
}

// 定义宏
#define DECLARE_CLASS(CLASS_NAME) \
static CClassInfo m_class; \
static CObject * createObj(){ \
return new CLASS_NAME;      \
}

#define IMPLETE_CLASS(CLASS_NAME) \
CClassInfo CLASS_NAME::m_class(GetClassName(CLASS_NAME), createObj);

#endif // _BASE_H_

obj.h

#ifndef _OBJ_H_
#define _OBJ_H_

#include "Base.h"

/************************************************************************/
/* 实际对象A    展开宏之后                                              */
/************************************************************************/
class objA : public CObject{
public:
static CClassInfo m_class;
static CObject * createObj(){
return new objA;
}

objA(){ cout << "objA constructor" << endl; }
};
CClassInfo objA::m_class(GetClassName(objA), createObj);

/************************************************************************/
/* 实际对象B    未展开宏之                                              */
/************************************************************************/
class objB : public CObject{
public:
DECLARE_CLASS(objB);

objB(){ cout << "objB constructor" << endl; }
};
IMPLETE_CLASS(objB);

#endif // _OBJ_H_

main.cpp

#include "Base.h"
#include <memory>
#include "obj.h"

using namespace std;

int main(){
CObject * pobjA = CObject::createObj("objA");
CObject * pobjB = CObject::createObj("objB");

system("pause");
return 0;
}