C++ Builder 的反射 (一) - Reflection 简单实现

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由于 C++ 没有直接提供反射功能，所以很多人都在想尽各种办法来实现。
本文提供由 TObject 继承的类的反射方法，这是 VCL 和 FMX 框架的类和控件的公共的顶级父类，其他类另写文章来论述。本文不是官方提供的，也是作者自己研究出来的方法，按照简单易懂的方式，尽量使用更少的代码，如果有其他想法和意见，欢迎讨论。

  1. 控件的反射
    1.1 方法1：使用模板函数和 lambda 表达式注册类，需要 C++ 11 / clang 编译器
    1.2 方法2：使用宏定义来模仿第一种方法，支持所有版本的编译器
  2. 自己写的类的反射
    2.1 方法1：使用模板函数和 lambda 表达式注册类，需要 C++ 11 / clang 编译器
    2.2 方法2：使用宏定义来模仿第一种方法，支持所有版本的编译器

1. 控件的反射

1.1. 方法1：使用模板函数和 lambda 表达式注册类，需要 C++ 11 / clang 编译器

由于 C++ 在编译时，从未使用过的类不会编译到 exe 里面，所以要把所有需要使用的类都注册一遍，把创建类的方法和类名做一个 std::map 映射，以下两个函数：RegCtrl 为注册控件类，CreateCtrl 为通过类名字符串创建控件类的对象。

#include <map>
std::map<UnicodeString,TControl*(*)(TComponent*)>_ClassMap;
template <class T>
void RegCtrl(void)
{
    _ClassMap[T::ClassName()] = [](TComponent *pOwner) -> TControl*
    {
        return new T(pOwner);
    };
}
//---------------------------------------------------------------------------
TControl *CreateCtrl(UnicodeString sClassName, TComponent *pOwner)
{
    auto iter = _ClassMap.find(sClassName);
    if(iter == _ClassMap.end())
        throw Exception(L"类 \"" + sClassName + L"\" 未注册");
    return iter->second(pOwner);
}

在使用上，在程序开始运行的时候，例如在主窗口的构造函数里面，把所有需要反射的控件类都注册一遍，以后就可以通过 CreateCtrl("控件类名") 来创建控件了。这个例子注册了 TLabel、TButton、TMemo、TEdit、TCheckBox、TRadioButton、TComboBox 等几个控件类，可以使用他们的类名字符串来创建控件对象。

__fastcall TForm1::TForm1(TComponent* Owner)
    : TForm(Owner)
{
    RegCtrl<TLabel>();
    RegCtrl<TButton>();
    RegCtrl<TMemo>();
    RegCtrl<TEdit>();
    RegCtrl<TCheckBox>();
    RegCtrl<TRadioButton>();
    RegCtrl<TComboBox>();
}
//---------------------------------------------------------------------------
void __fastcall TForm1::ButtonCreateClick(TObject *Sender)
{
    try
    {
        TControl *p = CreateCtrl(EditClassName->Text, this);
        p->Parent = this;
        p->SetBounds(EditLeft->Text.ToIntDef(0), EditTop->Text.ToIntDef(0), EditWidth->Text.ToIntDef(80), EditHeight->Text.ToIntDef(30));
    }
    catch(Exception &e)
    {
        ShowMessage(e.Message);
    }
}

编辑框 EditClassName 输入控件的类名，
编辑框 EditLeft, EditTop, EditWidth, EditHeight 分别用于输入控件的位置和大小，
按钮 ButtonCreate 创建控件，ButtonCreateClick 方法就是点击这个按钮执行的代码。

测试控件反射 - 窗口设计

运行结果：

创建一个 TComboBox：

创建一个 TComboBox

再创建一个 TCheckBox 和一个 TRadioButton

再创建一个 TCheckBox 和一个 TRadioButton

1.2 方法2：使用宏定义来模仿第一种方法，支持所有版本的编译器

由于老版本编译器没有 lambda 表达式，所以只能是每个类定义一个全局函数，用来创建这个类，使用宏定义 RegCtrlCreate 来定义这些函数，使用宏定义 RegCtrlClass 把类和函数做 std::map 映射。全局函数和映射必须分开来写，所以做成了两个宏。

#include <map>
std::map<UnicodeString,TControl*(*)(TComponent*)>_ClassMap;
#define RegCtrlCreate(T) TControl *_RegCtrl_Create_##T(TComponent *pOwner){ return new T(pOwner); }
#define RegCtrlClass(T) _ClassMap[T::ClassName()] = _RegCtrl_Create_##T;
//---------------------------------------------------------------------------
TControl *CreateCtrl(UnicodeString sClassName, TComponent *pOwner)
{
    std::map<UnicodeString,TControl*(*)(TComponent*)>::iterator
    iter = _ClassMap.find(sClassName);
    if(iter == _ClassMap.end())
        throw Exception(L"类 \"" + sClassName + L"\" 未注册");
    return iter->second(pOwner);
}

在使用上，在全局位置 (不能写在函数里面) 使用 RegCtrlCreate 定义每个类的创建函数，在程序开始运行的时候，例如在主窗口的构造函数里面，把所有需要反射的控件类使用 RegCtrlClass 注册一遍，以后就可以通过 CreateCtrl("控件类名") 来创建控件了。这个例子注册了 TLabel、TButton、TMemo、TEdit、TCheckBox、TRadioButton、TComboBox 等几个控件类，可以使用他们的类名字符串来创建控件对象。

RegCtrlCreate(TLabel);
RegCtrlCreate(TButton);
RegCtrlCreate(TMemo);
RegCtrlCreate(TEdit);
RegCtrlCreate(TCheckBox);
RegCtrlCreate(TRadioButton);
RegCtrlCreate(TComboBox);
//---------------------------------------------------------------------------
__fastcall TForm1::TForm1(TComponent* Owner)
    : TForm(Owner)
{
    RegCtrlClass(TLabel);
    RegCtrlClass(TButton);
    RegCtrlClass(TMemo);
    RegCtrlClass(TEdit);
    RegCtrlClass(TCheckBox);
    RegCtrlClass(TRadioButton);
    RegCtrlClass(TComboBox);
}
//---------------------------------------------------------------------------
void __fastcall TForm1::ButtonCreateClick(TObject *Sender)
{
    try
    {
        TControl *p = CreateCtrl(EditClassName->Text, this);
        p->Parent = this;
        p->SetBounds(EditLeft->Text.ToIntDef(0), EditTop->Text.ToIntDef(0), EditWidth->Text.ToIntDef(80), EditHeight->Text.ToIntDef(30));
    }
    catch(Exception &e)
    {
        ShowMessage(e.Message);
    }
}

2. 自己写的类的反射

由于本文讨论从 TObject 继承的类的反射，这里写几个类：其中 THsuanluBase 从 TObject 继承，作为其他几个类的公共父类，反射的结果是通过这个类型的指针返回通过类名字符串创建的对象。

class THsuanluBase : public TObject
{
public:
    virtual void PrintMessage(void){ Form1->Memo1->Lines->Add(L"这是父类的 PrintMessage 方法"); }
};
//---------------------------------------------------------------------------
class THsuanluTest1 : public THsuanluBase
{
public:
    virtual void PrintMessage(void){ Form1->Memo1->Lines->Add(L"这是 THsuanluTest1 的 PrintMessage 方法"); }
};
//---------------------------------------------------------------------------
class THsuanluTest2 : public THsuanluBase
{
public:
    virtual void PrintMessage(void){ Form1->Memo1->Lines->Add(L"这是 THsuanluTest2 的 PrintMessage 方法"); }
};
//---------------------------------------------------------------------------
class THsuanluTest3 : public THsuanluTest2
{
public:
    virtual void PrintMessage(void){ Form1->Memo1->Lines->Add(L"这是 THsuanluTest3 的 PrintMessage 方法"); }
};

2.1 方法1：使用模板函数和 lambda 表达式注册类，需要 C++ 11 / clang 编译器

和控件反射一样，做一个注册类的函数和一个反射创建的函数，在程序开始执行的时候，即主窗口的构造函数里面注册所有需要反射的类，然后就可以使用类名字符串来创建这些类的对象了。

#include <map>
std::map<UnicodeString, THsuanluBase*(*)()>_ClassMap;
template <class T>
void RegCtrl(void)
{
    _ClassMap[T::ClassName()] = []() -> THsuanluBase*
    {
        return new T();
    };
}
//---------------------------------------------------------------------------
THsuanluBase *CreateCtrl(UnicodeString sClassName)
{
    auto iter = _ClassMap.find(sClassName);
    if(iter == _ClassMap.end())
        throw Exception(L"类 \"" + sClassName + L"\" 未注册");
    return iter->second();
}
//---------------------------------------------------------------------------
__fastcall TForm1::TForm1(TComponent* Owner)
    : TForm(Owner)
{
    RegCtrl<THsuanluTest1>();
    RegCtrl<THsuanluTest2>();
    RegCtrl<THsuanluTest3>();
}
//---------------------------------------------------------------------------
void __fastcall TForm1::Button1Click(TObject *Sender)
{
    try
    {
        auto *p1 = CreateCtrl(L"THsuanluTest1");
        auto *p2 = CreateCtrl(L"THsuanluTest2");
        auto *p3 = CreateCtrl(L"THsuanluTest3");
        p1->PrintMessage();
        p2->PrintMessage();
        p3->PrintMessage();
        delete p1;
        delete p2;
        delete p3;
    }
    catch(Exception &e)
    {
        ShowMessage(e.Message);
    }
}

运行结果：

运行结果

2.2 方法2：使用宏定义来模仿第一种方法，支持所有版本的编译器

由于老版本编译器没有 lambda 表达式，所以只能是每个类定义一个全局函数，用来创建这个类，使用宏定义 RegCtrlCreate 来定义这些函数，使用宏定义 RegCtrlClass 把类和函数做 std::map 映射。全局函数和映射必须分开来写，所以做成了两个宏。

在使用上，在全局位置 (不能写在函数里面) 使用 RegCtrlCreate 定义每个类的创建函数，在程序开始运行的时候，例如在主窗口的构造函数里面，把所有需要反射的类使用 RegCtrlClass 注册一遍，以后就可以通过 CreateCtrl("类名") 来创建这些类的对象了。

#include <map>
std::map<UnicodeString,THsuanluBase*(*)()>_ClassMap;
#define RegCtrlCreate(T) THsuanluBase *_RegCtrl_Create_##T(){ return new T(); }
#define RegCtrlClass(T) _ClassMap[T::ClassName()] = _RegCtrl_Create_##T;
//---------------------------------------------------------------------------
THsuanluBase *CreateCtrl(UnicodeString sClassName)
{
    std::map<UnicodeString,THsuanluBase*(*)()>::iterator
    iter = _ClassMap.find(sClassName);
    if(iter == _ClassMap.end())
        throw Exception(L"类 \"" + sClassName + L"\" 未注册");
    return iter->second();
}
//---------------------------------------------------------------------------
RegCtrlCreate(THsuanluTest1);
RegCtrlCreate(THsuanluTest2);
RegCtrlCreate(THsuanluTest3);
//---------------------------------------------------------------------------
__fastcall TForm1::TForm1(TComponent* Owner)
    : TForm(Owner)
{
    RegCtrlClass(THsuanluTest1);
    RegCtrlClass(THsuanluTest2);
    RegCtrlClass(THsuanluTest3);
}
//---------------------------------------------------------------------------
void __fastcall TForm1::Button1Click(TObject *Sender)
{
    try
    {
        THsuanluBase *p1 = CreateCtrl(L"THsuanluTest1");
        THsuanluBase *p2 = CreateCtrl(L"THsuanluTest2");
        THsuanluBase *p3 = CreateCtrl(L"THsuanluTest3");
        p1->PrintMessage();
        p2->PrintMessage();
        p3->PrintMessage();
        delete p1;
        delete p2;
        delete p3;
    }
    catch(Exception &e)
    {
        ShowMessage(e.Message);
    }
}

运行结果与 方法1 相同。

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