C++ 函式庫如何進行反射和元程式設計？

C 中的反射和元編程技術允許開發者在運行時檢查和操作類型信息，並透過編譯時技術產生或修改程式碼。反射使用typeid關鍵字傳回指定類型的類型訊息，而元編程使用模板元編程或預處理器巨集實現。元編程可產生元組、進行類型轉換等操作，實戰案例中可用於運行時類型檢查，透過檢查物件類型呼叫不同的方法。

C 函數庫中的反射和元程式設計

反射和元程式設計是高階C 程式設計技術，可讓您在運行時檢查和操作類型資訊。

反射

C 中的反射使用 typeid 關鍵字，它會傳回指定類型的類型資訊。例如：

#include <typeinfo>

int main() {
    int x = 5;
    std::cout << typeid(x).name() << std::endl;  // 输出：int
    return 0;
}

元程式設計

元程式設計是透過使用編譯時技術來產生或修改程式碼。它可以使用模板元編程 (TMP) 或預處理器巨集來實現。

使用 TMP 進行元程式設計

TMP 可讓您建立可變結構、類型轉換和其他元操作。例如，以下程式碼產生一個元組，包含一組類型名稱：

template<typename... Args> struct TypeList;

template<typename Head, typename... Tail>
struct TypeList<Head, Tail...> {
    static const size_t size = sizeof...(Tail) + 1;
    static const std::tuple<Head, Tail...> tuple = std::make_tuple(Head, Tail...);
};

template<>
struct TypeList<> {
    static const size_t size = 0;
    static const std::tuple<> tuple = std::make_tuple();
};

使用預處理器巨集進行元程式設計

預處理器巨集提供了一種在編譯時展開文本的技術。例如，以下巨集將一個類型名稱轉換為UpperType：

#define UpperType(type) type ## _UPPER

#實戰案例：運行時類型檢查

考慮一個需要處理不同類型的物件集合的程式。我們可以使用反射來檢查每個物件的類型並採取適當的行動。

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

class Base {
public:
    virtual void print() { cout << "Base" << endl; }
};

class Derived1 : public Base {
public:
    void print() override { cout << "Derived1" << endl; }
};

class Derived2 : public Base {
public:
    void print() override { cout << "Derived2" << endl; }
};

vector<Base*> objects;

int main() {
    objects.push_back(new Base());
    objects.push_back(new Derived1());
    objects.push_back(new Derived2());

    for (auto* object : objects) {
        cout << typeid(*object).name() << endl;  // 打印对象的类型
        object->print();                        // 调用适当的 `print` 方法
    }

    return 0;
}

透過結合反射和元編程，您可以創建功能強大且靈活的 C 程式。

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