C++无内置完整反射机制,但可通过RTTI、手动元数据注册及模板宏技巧实现有限反射:利用typeid和dynamic_cast支持类型查询与安全转型,结合TypeDesc结构体与宏注册字段/方法,辅以constexpr和std::tuple提升编译期自动化程度。

C++ 本身没有内置的、类似 Java 或 C# 那样完整的反射机制(比如通过字符串名获取类、调用任意成员函数、枚举字段等),但可以通过 RTTI(Run-Time Type Information) + 手动元数据注册 + 模板与宏技巧 在运行时实现有限但实用的反射能力。核心思路是:让类型“自我描述”,并在程序启动时构建一张可查询的类型信息表。
RTTI 基础:type_info 与 dynamic_cast
RTTI 是 C++ 标准提供的最小反射支持,仅限于多态类型(含虚函数的类):
-
typeid(obj)返回std::type_info&,可获取类型名称(.name(),注意该名未标准化,通常为 mangled 名); -
dynamic_cast实现安全的向下转型,依赖虚函数表中的 RTTI 数据;(ptr) - 仅对带虚函数的类有效;无法获取成员变量、方法列表、构造函数等信息。
手写反射:用宏+结构体注册类型元数据
主流方案(如 Unreal Engine、Qt 的 moc、或开源库 phoenix)都采用“声明即注册”模式:
- 定义一个
struct TypeDesc,包含类名、父类指针、构造函数指针、字段列表(每个字段含名字、偏移、类型 ID)、方法列表等; - 用宏(如
REFLECT_CLASS(MyClass))在类定义后自动生成静态初始化代码,将TypeDesc注册到全局哈希表(如std::unordered_map<:string const typedesc>); - 字段反射常配合
offsetof和模板推导类型,例如:
REFLECT_FIELD(MyClass, int, age);
REFLECT_FIELD(MyClass, std::string, name);
运行时操作示例:创建对象 & 访问字段
一旦元数据就位,就能写出通用逻辑:
立即学习“C++免费学习笔记(深入)”;
-
按名创建实例:
auto obj = Reflection::Create("MyClass"); // 返回 std::unique_ptr; -
读写字段:
Reflection::SetField(obj.get(), "age", 42);
;
int x = Reflection::GetField(obj.get(), "age"); -
调用方法:需额外注册函数指针及参数绑定逻辑(如用
std::function包装成员函数),支持反射式调用"SetName"并传参。
现代 C++ 辅助手段:constexpr + 模板推导简化注册
C++17/20 可进一步降低人工维护成本:
- 用
constexpr字符串和if constexpr在编译期生成字段列表(避免宏); - 借助
std::tuple和std::index_sequence自动遍历 POD 成员(需用户显式继承某个反射基类或使用 ADL 探测); - Clang 的
-Xclang -ast-dump或第三方工具(如 foonathan::compatibility)可辅助生成反射代码,但非标准流程。
基本上就这些——C++ 反射不是开箱即用的功能,而是靠设计约定 + 工程取舍实现的“可控反射”。它不复杂但容易忽略初始化顺序、跨模块符号可见性、以及调试时 mangled 名带来的坑。真正落地时,建议从字段序列化(如 JSON 绑定)这类明确场景切入,再逐步扩展。











