Question

我一直在读一些关于元类的内容，但我想知道它们是否可以用C ++实现。

我知道Qt库正在使用MetaObjects，但它使用C ++的扩展来实现它。我想知道是否可以直接在C ++中使用。

感谢。

Answer 1

Gamma等人的“设计模式”一书中的一些模式具有与元类概念类似的特征。例如，“策略”模式允许您在创建时自定义对象行为。信封成语是另一个紧密的匹配。但是，不要让你自定义类的接口。

在COM中，IDispatch接口允许在运行时向对象动态添加方法/属性。但这意味着放弃标准的c ++方法调用。每个调用都通过相同的方法，它将索引或字符串键转换为用户维护的方法/属性表，并且所有参数必须作为对象数组传递。

使用这两种技术可以获得元类的灵活性，但由于没有语法优点或运行时/编译器帮助，这是一个更难的问题。

戴夫

Answer 2

如果元类的工作定义是“实例化本身就是类的语言实体”，则泛型是C ++中的元类：

#include <iostream>
using namespace std;

template <typename T>
class Meta {
public:
    Meta(const T&init) : mData(init) {}
// ...
private:
    T mData;

};

int main(int, char **) {
  cout << "The size of Meta<double> is " << sizeof(Meta<double>) << endl ;
  return 0;
}

使用Meta＆lt; double＆gt;在倒数第二行中强制编译器实例化Meta＆lt; double＆gt;类; sizeof运算符对Meta进行操作，从而证明这不仅仅是语义糖，而且已经实例化了类。即使没有实例化Meta类型的对象，该程序也已完成。

Answer 3

C ++没有对元类的内置支持（不是以Python / Objective-C方式），但是您可以手动模仿元类的行为。基础非常简单，您可以创建一个具有更长寿命的额外类（Singleton，静态对象或Construct On First Use Idiom），它可以创建和操作它的相应类。（在Objective-C中，元类通常包含'静态'成员变量，内存分配/释放例程等等。）

Qt所做的是，他们采用了元类的概念并对其进行了修改，以便它们可以支持某种形式的反射（以及不支持它的系统上的RTTI）。实现这一点需要大量的宏魔法或自定义编译器（例如他们选择使用）。

一般来说，常规元类提供的大多数功能都是由C ++语言提供的;只是以不同的形式。实际上，你想要元对象的唯一原因是出于反射的目的，在this document中概述了在C ++中实现反射的不同方法。

除此之外，如果你真的设置在Objective-C风格的元类系统上，我不知道有任何库可以做到这一点，但可能很好。另一方面，滚动你自己也不应该那么困难。

Answer 4

害怕不...至少不是本地人。

拥有元类通常需要有一个表示类的运行时对象，如Java中的情况。

在C ++中，类没有运行时表示。它们的表现形式出现在虚拟表中。但在许多方面，它们像C函数一样运行，所有OOP几乎都作为粘合代码运行。

话虽这么说，你可能希望用其他语言的元类实现很多东西的OOP模式。您还可以“模拟”自己的对象系统。

Answer 5

可以创建元类，但是C ++与此不同，它是基于静态编译时的实现，而不是运行时灵活性。

无论如何，这取决于你是想要带有方法的元类还是带有数据的元类，可以使用像boost :: any这样的Boost构造来实现Data类，如果你想要带有方法的Classes，你可以使用boost：：绑定到对象的绑定方法，或者您可以使用单入口点接口（如COM对象）自己实现它们。

然而，“真正的”C ++方式是使用泛型，所以它可以在编译时确定，以获得最佳性能。

说实话，我见过很少的系统，虽然我已经看到了一些，确实需要运行时灵活性，但在大多数情况下，对象出生并死于同一类，或者至少足以花费95％的生命周期一旦他们走出工厂就成为一个单一的班级。

因此，在许多情况下，人们发现自己为运行时元类付出的代价太高了。当然，有一种观点认为这可以提供更好的开发人员性能，但在许多情况下，每行代码将在硬件上运行比写入代码所花费的时间多几亿倍。因此，您可以将编译时和运行时类视为前期支付或租赁。就个人而言，我喜欢预付款。

Answer 6

您可能需要查看此博文。

https://herbsutter.com/2017/07/26/metaclasses-thoughts-on-generative-c/

Meta类可能会进入C ++，但还需要一段时间。

如何在C ++中实现元类？

6 个答案: