标准C++20无原生编译期反射,需用宏+模板注册字段名、类型、偏移;运行时反射依赖std::any/variant手动维护映射;全自动反射不可行,宏注册是唯一可控路径。

编译期反射:用宏 + 模板注册字段信息
标准 C++20 不提供原生编译期反射,但可通过宏配合模板元编程模拟出“字段名→类型→偏移”的静态映射。关键不是真的反射,而是让编译器在编译时就生成可查的结构描述。
常见错误是试图用 decltype 或 std::is_same 直接推导成员名——C++ 语法不支持运行时获取成员标识符字符串。必须靠宏展开把名字“写死”进类型系统。
- 定义一个全局宏
REFLECT_STRUCT,在结构体声明后调用,如:REFLECT_STRUCT(Person, name, age) - 宏内部用
template特化方式为每个字段生成唯一类型标签(如field_tag),并绑定offsetof偏移和std::type_identity_t - 字段名字符串需用
#name转为字面量,存入constexpr std::string_view数组(C++20 起支持) - 避免在类内直接使用宏定义字段——会破坏封装且干扰 IDE 补全;应保持原始结构体干净,仅在外部注册
struct Person {
std::string name;
int age;
};
REFLECT_STRUCT(Person, name, age); // 展开后生成静态元数据运行时反射:用 unordered_map 手动维护字段映射
若需要真正动态访问(比如从 JSON 字符串构造对象),就得放弃纯编译期方案,改用运行时注册表。这不是“语言级反射”,而是你自己实现的、带类型擦除的字段访问器。
容易踩的坑是裸指针悬挂或类型转换不安全——void* 偏移加法 + reinterpret_cast 极易出错,必须配对验证。
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- 每个可反射类型需显式调用初始化函数,如
register_type() - 字段注册用 lambda 封装读写逻辑:
reg.field("name", [](const void* p) { return &static_cast(p)->name; }, ...) - 读写接口统一返回
std::any或自定义variant,避免裸void* - 禁止跨 DLL 边界传递反射元数据——RTTI 和
type_info在不同模块可能不一致
auto obj = std::make_unique(); auto& meta = get_reflection_meta (); meta.set_field(*obj, "age", 25); // 内部做类型检查与赋值 std::cout << std::any_cast (meta.get_field(*obj, "age")) << "\n";
std::any / std::variant 是运行时反射的底线依赖
没有它们,你就得自己写类型擦除容器或硬编码支持类型列表。C++17 的 std::any 已足够应对多数配置/序列化场景,但注意它不提供运行时类型比较(any.type() == typeid(int) 可用,但不能比 std::type_info 地址)。
性能上,std::any 构造/析构有堆分配开销;若字段全是 POD 类型,可改用 std::variant 避免分配,但需提前穷举所有可能类型。
- 别用
dynamic_cast替代std::any_cast——前者只适用于多态类,且开销更大 -
std::any存储引用需包装成std::reference_wrapper,否则会拷贝 - 若目标平台不支持 C++17,可用 Boost.Any,但注意其异常行为与标准版略有差异
别碰 constexpr if + template parameter pack 的“自动反射”幻觉
有人尝试用 template 推导结构体字段,但这根本不可行:C++ 不允许将非类型模板参数用于成员指针(&T::field 不是字面量),也无法从 sizeof(T) 反推字段布局。
所有声称“零宏全自动反射”的库,底层必然依赖编译器扩展(如 Clang 的 __reflect)、外部代码生成(如 protobuf 插件)、或限制极严的 POD 结构体 + 字节解析。标准 C++ 下,宏注册仍是唯一可控路径。
真正难的不是注册字段,而是让反射信息能被序列化器、GUI 绑定、脚本桥接等下游模块一致消费——这意味着你要设计一套稳定的元数据 ABI,而不是每次换种用途就重写一遍映射逻辑。











