C++ 宏/元程序在编译时确定成员数答案

【问题标题】：C++ macro/metaprogram to determine number of members at compile timeC++ 宏/元程序在编译时确定成员数
【发布时间】：2011-10-14 05:58:13
【问题描述】：

我正在开发一个具有基于消息/异步代理类架构的应用程序。将有几十种不同的消息类型，每种都由 C++ 类型表示。

class message_a
{
  long long identifier;
  double some_value;
  class something_else;
  ...//many more data members
}

是否可以编写允许在编译时计算类中数据成员数量的宏/元程序？

//例如：

class message_b
{
  long long identifier;
  char foobar;
}


bitset<message_b::count_members> thebits;

我不熟悉 C++ 元编程，但是 boost::mpl::vector 可以让我完成这种类型的计算吗？

【问题讨论】：

为什么不将std::tuple<double, something_else> data; 用作您的数据成员，而将std::tuple_size<message_a::data>::value 用作计数？
我想通过调用代码中的名称而不是位置来访问成员。
您总是可以将元组成员包装到访问器中，例如double & some_value() { return std::get<0>(data); } 等...
感谢大家的建议，我还没有决定前进的道路。但会跟进您的建议。
read my answer here。另外，here's 指向我的仓库的链接。 pod_reflection 库（仅 stl，不涉及 boost）可用于获取 pod 数据类型中的最大类数并获取类型的元组

标签： c++ macros metaprogramming

【解决方案1】：

不，C++ 中无法知道所有成员的名称或实际存在的成员数量。

您可以将所有类型存储在您的类中的 mpl::vector 中，但是您将面临如何将它们转换为具有适当名称的成员的问题（如果没有一些宏hacky，您将无法实现）。

使用std::tuple 代替 POD 是一种通常有效的解决方案，但当您实际使用元组（无命名变量）时，会产生令人难以置信的混乱代码，除非您在某个时候对其进行转换或有一个将访问器转发到元组成员。

class message {
public:
  // ctors
  const int& foo() const { return std::get<0>(data); }
  // continue boiler plate with const overloads etc

  static std::size_t nun_members() { return std::tuple_size<data>::value; }
private:
  std::tuple<int, long long, foo> data;
};

Boost.PP 和 MPL 的解决方案：

#include <boost/mpl/vector.hpp>
#include <boost/mpl/at.hpp>
#include <boost/preprocessor.hpp>
#include <boost/preprocessor/arithmetic/inc.hpp>

struct Foo {
  typedef boost::mpl::vector<int, double, long long> types;

// corresponding type names here
#define SEQ (foo)(bar)(baz)
#define MACRO(r, data, i, elem) boost::mpl::at< types, boost::mpl::int_<i> >::type elem;
BOOST_PP_SEQ_FOR_EACH_I(MACRO, 0, SEQ)

};

int main() {
  Foo a;
  a.foo;
}

我没有测试它，所以可能会有错误。

【讨论】：

一些宏骇客并没有被排除在外。实际上，我想做 std::tuple_size 正在做的事情。但我想避免访问器函数的所有样板。
我会和 BOOST_PP 一起摆弄一些东西。您还应该看看 Boost.Fusion，尤其是 ADAPT_STRUCT。虽然这样你得到的比你讨价还价的要多。

【解决方案2】：

普通结构不支持计数成员，但 boost::fusion 提供了一种声明可计数和可迭代结构的好方法。

【讨论】：

最有可能的是，boost 是通过多重继承实现的。如果是这样，那就不一样了。
好吧，它也为普通结构提供了适配器宏，所以我假设它可以在普通结构上工作（可能是 MPL 在其上构建类型列表）并且确实如此。唉，除了阅读和询问之外没有办法知道:-)。
是的，有可能获得成员字段的偏移量，然后您可以构建一个编译时偏移量列表。用一些疯狂的宏包装它可能会变魔术:)

【解决方案3】：

这样的事情可能会让你更接近：

struct Foo {
    Foo() : a(boost::get<0>(values)), b(boost::get<1>(values)) {}
    int &a;
    float &b;
    typedef boost::tuple<int,float> values_t;
    values_t values;
};

【讨论】：

【解决方案4】：

正如其他人已经建议的那样，您需要Boost.Fusion 及其BOOST_FUSION_DEFINE_STRUCT。您需要使用未使用但简单的语法定义一次结构。因此，您会收到所需的 count_members（通常命名为 size），并且比这更灵活。

你的例子：

定义：

BOOST_FUSION_DEFINE_STRUCT(
    (), message_a,
    (long long, identifier),
    (double, some_value)
)

用法：

message_a a;
size_t count_members = message_a::size;

【讨论】：

【解决方案5】：

有几个答案只是说这是不可能的，如果你没有链接到 magic_get 我会同意他们的。但令我惊讶的是，magic_get 表明，在某些情况下它实际上是可能的。这表明证明某事不可能比证明某事可能更难！

对您的问题的简短回答是直接使用 magic_get 中的设施，而不是自己重新实现它们。毕竟，即使查看pre-Boost 版本的代码，也不清楚它是如何工作的。在 cmets 中的某一时刻，它提到了一些关于构造函数参数的内容；我怀疑这是关键，因为it is possible to count the arguments to a regular function，所以也许它正在计算大括号初始化结构所需的参数数量。这表明它可能只适用于普通的旧结构，而不是使用您自己的方法的对象。

尽管如此，我还是建议像其他人建议的那样使用反射库。我经常推荐的一个好方法是 Google 的 protobuf 库，它具有反射和序列化以及多语言支持。但是，它仅适用于纯数据对象（例如普通的旧结构，但带有向量和字符串）。

【讨论】：