现代C++学习——遍历对象的所有数据成员
我们希望实现这样的一个功能，对于一个对象，打印出其所有的成员变量的值。
struct X{int a;double b;char c;};
for_each(X{114,5.14,'x'});
struct Y{double a;std::string b;};
for_each(Y{3.14,"hello world"});
输出
114 5.14 x
3.14 hello world
注：本文章来源于mq白老师的最新的文章mq白：C++那些无比复杂的模板真的有意义吗？ 其中提到了C++17的一种方法，但是没有解析，所以这里我写个文章来解释一下为什么可以。
首先在C++17中，引入了结构化绑定https://zh.cppreference.com/w/cpp/language/structured_binding
我们可以很轻松的访问出数据成员。
void test(){
struct X{int a;double b;char c;};
X x{3,3.14,'x'};
auto &[u,v,w] = x;
std::cout<<u<<" "<<v<<" "<<w<<"\n";
}
但是我们需要知道一个对象，具体有多少个成员变量。
这个操作听起来不太现实，因为C++并没有给我们提供这样的功能，所以我们需要用到一些元编程的技巧。
这里我们需要一个知识点SFINAE 严格鸽：现代C++学习——模板SFINAE
我们可以利用这个来进行匹配，考虑什么函数可以有参数的个数。
为了可以匹配上任意的成员变量，可以整一个any类，用来可以转换成任意的类型。
struct Any {
template <typename T> operator T();
};
使用
此时，我们就可以利用SFINAE来进行匹配了
template <typename T>
auto foo(T x) ->decltype(T{Any{},Any{},Any{},Any{}},0u) {
return 4;
}
template <typename T>
auto foo(T x) ->decltype(T{Any{},Any{},Any{}},0u) {
return 3;
}
void test() {
struct X{int a,b,c;};
std::cout<<foo(X{})<<"\n";
}
看上去很不错，X匹配到了3个参数的位置上。
但是实际上，这样是有问题的。
如果X具有4个参数的话，就都可以匹配上
所以我们需要额外的信息了。
struct A{};
struct B : A{};
struct C : B{};
void foo(A){std::cout<<"A\n";};
void foo(B){std::cout<<"B\n";};
void test() {
foo(C{});
}
理论上，两个函数都可以匹配上，但是foo(B) 会被优先匹配。
添加新的东西
template <size_t N> struct tag : tag<N - 1> {};
template <> struct tag<0> {};
template <typename T>
constexpr auto size_(tag<4>) -> decltype(T{Any{}, Any{}, Any{}, Any{}}, 0u) {
return 4u;
}
template <typename T>
constexpr auto size_(tag<3>) -> decltype(T{Any{}, Any{}, Any{}}, 0u) {
return 3u;
}
template <typename T>
constexpr auto size_(tag<2>) -> decltype(T{Any{}, Any{}}, 0u) {
return 2u;
}
template <typename T> constexpr auto size_(tag<1>) -> decltype(T{Any{}}, 0u) {
return 1u;
}
template <typename T> constexpr auto size_(tag<0>) -> decltype(T{}, 0u) {
return 0u;
}
template <typename T> constexpr size_t size() { return size_<T>(tag<4>{}); }
这个时候，一个具有三个成员变量的类，可以成功实例化
size_(tag<3>) size_(tag<2>)size_(tag<1>)size_(tag<0>)
但是因为我们还有个继承关系
tag<4> : tag<3> : tag<2> ....
所以，此时会优先匹配到参数为tag<3>的函数
void test(){
{
struct X{int a;int b;};
std::cout<<size<X>()<<"\n";
}
{
struct X{char a;int b;double c;};
std::cout<<size<X>()<<"\n";
}
{
struct X{};
std::cout<<size<X>()<<"\n";
}
}
输出
2
3
0
此时，我们就可以使用结构化绑定来获得成员变量了。
template <typename T, typename F> void for_each(const T &v, F f) {
if constexpr (size<T>() == 3u) {
const auto &[m0, m1, m2] = v;
f(m0);
f(m1);
f(m2);
}
if constexpr (size<T>() == 2u) {
const auto &[m0, m1] = v;
f(m0);
f(m1);
}
if constexpr (size<T>() == 1u) {
const auto &[m0] = v;
f(m0);
}
}
template <typename T> void for_each(const T &x) {
for_each(x, [](const auto &rhs) { std::cout << rhs << " "; });
std::cout << "\n";
}
使用
int main() {
{
struct X{int a;double b;};
std::cout<<size<X>()<<"\n";
}
{
struct X{int a;std::string b;char c;};
std::cout<<size<X>()<<"\n";
}
{
struct X{int a;double b;char c;};
for_each(X{114,5.14,'x'});
struct Y{double a;std::string b;};
for_each(Y{3.14,"hello world"});
}
}
2
3
114 5.14 x
3.14 hello world
可以看到，我们使用的是类似打表的做法，实际上很多语言都有类似的操作，比如rust的元组。
所以，我静态反射呢？
完整代码
struct Any {
template <typename T> operator T();
};
template <size_t N> struct tag : tag<N - 1> {};
template <> struct tag<0> {};
template <typename T>
constexpr auto size_(tag<4>) -> decltype(T{Any{}, Any{}, Any{}, Any{}}, 0u) {
return 4u;
}
template <typename T>
constexpr auto size_(tag<3>) -> decltype(T{Any{}, Any{}, Any{}}, 0u) {
return 3u;
}
template <typename T>
constexpr auto size_(tag<2>) -> decltype(T{Any{}, Any{}}, 0u) {
return 2u;
}
template <typename T> constexpr auto size_(tag<1>) -> decltype(T{Any{}}, 0u) {
return 1u;
}
template <typename T> constexpr auto size_(tag<0>) -> decltype(T{}, 0u) {
return 0u;
}
template <typename T> constexpr size_t size() { return size_<T>(tag<4>{}); }
template <typename T, typename F> void for_each(const T &v, F f) {
if constexpr (size<T>() == 3u) {
const auto &[m0, m1, m2] = v;
f(m0);
f(m1);
f(m2);
}
if constexpr (size<T>() == 2u) {
const auto &[m0, m1] = v;
f(m0);
f(m1);
}
if constexpr (size<T>() == 1u) {
const auto &[m0] = v;
f(m0);
}
}
template <typename T> void for_each(const T &x) {
for_each(x, [](const auto &rhs) { std::cout << rhs << " "; });
std::cout << "\n";
}
