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在上篇《C++反射：深入淺出剖析ponder庫(kù)實(shí)現(xiàn)機(jī)制！》中我們對(duì)反射實(shí)現(xiàn)的整體做了相關(guān)的介紹，本篇將深入Property的部分進(jìn)行介紹。

上面的代碼分為兩部分:

（一）注冊(cè)的代碼

注冊(cè)的代碼通過(guò)__register_type<T>()創(chuàng)建的ClassBuilder提供的。property(name，property)函數(shù)來(lái)完成對(duì)屬性的注冊(cè)。

（二）使用的代碼

使用的代碼，先獲取到MetaClass，再?gòu)腗etaClass中通過(guò)TryProperty()通過(guò)名字查詢到對(duì)應(yīng)的reflection::Property，然后我們可以通過(guò)Property的Get()，Set()方法來(lái)對(duì)對(duì)應(yīng)UserObject對(duì)象的屬性進(jìn)行設(shè)置和獲取。

（三）整體文章的展開思路

我們的講述會(huì)按照下面的順序逐步展開：

• 一些基礎(chǔ)知識(shí)。

• Property運(yùn)行時(shí)的承載對(duì)象Property類。

• 編譯期的注冊(cè)機(jī)制。

• 不同的Property特化實(shí)現(xiàn)。

• 運(yùn)行時(shí)獲取值、設(shè)置值的具體過(guò)程。

C++中的Property多以Member Object的方式表達(dá)，MemberObject的類型和處理方式比較特殊。以framework::math::Vector3舉例：

Vector3的成員變量定義如下:

class Vector3 { public:  double x;  double y;  double z;};

以下代碼是用來(lái)獲取成員變量y的：

簡(jiǎn)單總結(jié)如下:

• 通過(guò)T(C::) 或者T C::來(lái)表達(dá)成員變量的類型，如上例中的 double(Framework::math::Vector3::) 。

• 通過(guò)成員變量取地址的方式獲取對(duì)應(yīng)成員的地址，如上例中的&framework::math::Vector3::y。

• 如上例中，可以通過(guò)tmpvec.tmppy這種獲取方式來(lái)獲取對(duì)應(yīng)對(duì)象中的成員(獲取的是tmpvec.y的值)。

• 正常如果不是實(shí)現(xiàn)反射，很少使用相關(guān)的特性。

為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)Property，所有的Property需要進(jìn)行類型擦除，以一致的外觀進(jìn)行組織和調(diào)用，framework中的Property實(shí)現(xiàn)如下(節(jié)選)：

class Property : public Type { public:  IdReturn name() const;
  ValueKind kind() const;
  virtual bool IsReadable() const;
  virtual bool IsWritable() const;
  Value Get(const UserObject& object) const;
  void Set(const UserObject& object, const Value& value) const;
  inline TypeId type_index() const { return type_index_; }
  inline auto implement_type() const { return implement_type_; } protected:  virtual Value GetValue(const UserObject& object) const = 0;    virtual void SetValue(const UserObject& object, const Value& value) const = 0;};

主要使用的是Get()，Set()兩個(gè)方法，用于從UserObject中獲取和設(shè)置指定Property的值。

雖然Property整體的機(jī)制比較復(fù)雜，但核心依賴的機(jī)制實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)潔，主要依賴的是ValueBinder<>和ValueBinder2<>，以及與這兩者基本一致的InternetRefBinder<>和InternetRefBinder2<>模板類。

（一）ValueBinder<>和ValueBinder2<>

ValueBinder<>的實(shí)現(xiàn)如下圖所示:

上圖中還有個(gè)依賴的Binding對(duì)象，具體的信息如下：

相關(guān)的Function和Member的Traits我們下文中會(huì)具體展開，本部分主要關(guān)注ValueBinder和兩個(gè)Traits內(nèi)部的TBinding模板類的實(shí)現(xiàn)。先從ValueBinder的具體代碼說(shuō)起：

template <class C, typename PropTraits>class ValueBinder { public:  using ClassType = C;  using AccessType = typename std::conditional<    PropTraits::kIsWritable,     typename PropTraits::AccessType&,     typename PropTraits::AccessType  >::type;    using SetType = typename std::remove_reference<AccessType>::type;  using Binding = typename PropTraits::template TBinding<ClassType, AccessType>;
  ValueBinder(const Binding& b) : bound_(b) {}  AccessType Getter(ClassType& c) const { return bound_.Access(c); }  bool Setter(ClassType& c, SetType v) const {    if constexpr (PropTraits::kIsWritable)      return this->bound_.Access(c) = v, true;    else      return false;  }  bool Setter(ClassType& c, Value const& value) const { return Setter(c, value.to<SetType>()); }  Value GetValue(ClassType& c) const {    if constexpr (PropTraits::kIsWritable)      return UserObject::MakeRef(Getter(c));    else      return UserObject::MakeCopy(Getter(c));  } protected:  Binding bound_;};

Getter()，Setter()的實(shí)現(xiàn)主要依托Traits內(nèi)的TBinding::Access()來(lái)實(shí)現(xiàn)，也就是我們上圖中所貼出的TFunctionTraits<T>::TBinding和 TMemberTraits<T>::TBinding實(shí)現(xiàn)，這樣在模板層面，我們就有了一個(gè)獲取和設(shè)置對(duì)象屬性的模板類了，當(dāng)然，真正將ValueBinder用起來(lái)，我們還需要其他的模板設(shè)施，暫時(shí)我們先關(guān)注最核心的這部分。

除了ValueBinder外，反射庫(kù)也提供了ValueBinder2模板類，看實(shí)現(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，主要是提供了外部額外提供一個(gè)函數(shù)來(lái)做Setter的機(jī)制：

（二）Internet RefBinder<>與Internet RefBinder2<>實(shí)現(xiàn)

與ValueBinder提供的接口完全一致，主要是為UserObject類型的對(duì)象服務(wù)的，此處不詳細(xì)贅述了。

（三）反射框架中類名后的數(shù)字

Propety部分相關(guān)的模板類，不少都有數(shù)字，如ValueBinder2<>，InternalRefBinder2<>，GetSet2<>等，都是兩個(gè)參數(shù)版本的property注冊(cè)使用的，一個(gè)參數(shù)指定getter，一個(gè)參數(shù)指定setter，setter。前面介紹ValueBinder2的時(shí)候也有說(shuō)到，ValueBinder2通過(guò)額外的function對(duì)象重載了Setter()接口。

ClassBuilder提供了兩個(gè)版本的property注冊(cè)函數(shù)，第一個(gè)版本對(duì)應(yīng)的是一個(gè)accessor的版本：

template <typename T>template <typename F>ClassBuilder<T>& ClassBuilder<T>::property(IdRef name, F accessor) {  if (target_->properties_table_.find(name.data()) == target_->properties_table_.end()) {    return AddProperty(detail::PropertyFactory1<T, F>::Create(name, accessor));  } else {    current_type_ = const_cast<Property*>(&(target_->GetProperty(name)));    return *this;  }}

第二個(gè)版本對(duì)應(yīng)的是兩個(gè)accessor的版本：

從上述的兩段代碼可以看到，直接負(fù)責(zé)創(chuàng)建Property的是模板類的Create函數(shù)，PropertyFactory1<T，F(xiàn)>::Create()和PropertyFactory2<T， F1，F(xiàn)2>::Create()，下文中會(huì)具體展開相關(guān)的實(shí)現(xiàn)。

先以PropertyFactory1<T，F(xiàn)>::Create的處理過(guò)程為例，來(lái)看一下整體Property的創(chuàng)建流程:

整體處理流程如下:

• 根據(jù)C，T推導(dǎo)正確的Accessor和PropertyImpl，主要是利用GetSet1<>模板類。

• 利用GetSet1<>模板類中定義的Access類型, 關(guān)聯(lián)正確的AccessTraits類型。

• 利用AccessTraits類型中定義的Impl和ValueBinder類型正確的產(chǎn)生InterfaceType和Property的具體Impl類(如SimplePropertyImpl類)。

整個(gè)處理過(guò)程比較復(fù)雜，下文中將詳細(xì)展開相關(guān)的類。

PropertyFactory2<>的處理流程基本與PropertyFactory1<>的處理流程一致, 主要的區(qū)別在于PropertyFactory2創(chuàng)建的Property的Setter是通過(guò)F2來(lái)指定的, 不詳細(xì)細(xì)述了。

（一）PropertyFactor與GetSet<>模板類

通過(guò)上圖的關(guān)系, 我們也能很容易的看到PropertyFactory處理屬性的類別，主要是三類:

• GetSet1<TFunctionTraits<T>>用來(lái)處理以單個(gè)Getter函數(shù)提供的屬性。

• GetSet1<TMemberTaits<T>>用來(lái)處理以第3節(jié)中介紹的，直接用Member Object來(lái)表達(dá)的屬性。

• GetSet2<>用于表達(dá)以兩個(gè)函數(shù)分別表達(dá)getter，setter的屬性。

這里涉及的TFunctionTraits，TMemberTratis的定義如下所示：

• TFunctionTraits

中間利用了另外一個(gè)輔助的模板類TCallableDetails<T>，細(xì)節(jié)如下：

整個(gè)Function Traits主要是對(duì)各種不同函數(shù)類型的特化表達(dá)，最后方便我們獲?。?/span>

• ParamTypes: 參數(shù)類型列表。

• ReturnType: 返回值類型。

• FuncType: 函數(shù)類型。

• DispatchType: 用于構(gòu)建std::function<>的模板參數(shù)。

• FunctionCallTypes: 同ParamTypes。

• TMemberTraits

（二）GetSet模板類的實(shí)現(xiàn)

GetSet1模板類的定義與GetSet2基本一致，除了GetSet2明確利用函數(shù)來(lái)表達(dá)getter，setter。

（三）AccessTratis<>模板類的實(shí)現(xiàn)

如上圖所示，AccessTraits的核心信息比較少，主要是以下幾項(xiàng)：

• kind: 屬性的類別，主要是兩類，MemberObject和Function。

• using ValueBinder: GetSet1用到的屬性綁定類型。

• using ValueBinder2: GetSet2用到的屬性綁定類型。

AccessTraits主要有以下幾類:

覆蓋了我們反射支持的所有屬性類型:

• SimplePropertyImpl

• EnumPropertyImpl

• ArrayPropertyImpl

• UserPropertyImpl

要實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)Property特性，光有上述介紹的GetSet<>，AccesssTraits<>模板類是不夠的，我們需要通過(guò)具體的PropertyImpl來(lái)將相關(guān)的功能串聯(lián)起來(lái)。

（一）SimplePropertyImpl

template <typename A>class SimplePropertyImpl : public SimpleProperty { public:  SimplePropertyImpl(IdRef name, A accessor); protected:  bool IsReadable() const final;  bool IsWritable() const final;  Value GetValue(const UserObject& object) const final {      return Value{accessor_.interface_.Getter(object.get<typename A::ClassType>())};  }  void SetValue(const UserObject& object, const Value& value) const final {      if (!accessor_.interface_.Setter(object.Ref<typename A::ClassType>(), value.to<typename A::DataType>()))          PONDER_ERROR(ForbiddenWrite(name()));  } private:  A accessor_;  // Accessor used to access the actual C++ property};

如圖所示，以 SimplePropertyImpl<>為橋梁，將GetSet1<>，ValueBinder<>等模板類串聯(lián)到一起，完成了對(duì)一個(gè)具體的UserObject某個(gè)屬性進(jìn)行設(shè)置和獲取的功能實(shí)現(xiàn)(中間還有GetSet模板與AccessTraits模板的串接，上文中已經(jīng)交代，這里不再重復(fù)。

另外的幾個(gè)PropertyImpl，如EnumPropertyImpl，ArrayPropertyImpl，UserPropertyImpl與SimplePropertyImpl的實(shí)現(xiàn)大同小異，這里不一一展開了。

我們以最前面例子中獲取屬性值時(shí)的調(diào)用棧以實(shí)際運(yùn)行的例子來(lái)看一下整個(gè)運(yùn)行時(shí)獲取屬性值的過(guò)程:

調(diào)用棧不太方便分析, 我們適當(dāng)格式化方便分析, 我們從上圖中從外到內(nèi)的順序來(lái)具體看一下：

（一）Stack Level1

格式化后的調(diào)用棧：

對(duì)應(yīng)的代碼截圖：

（二）Stack Level2

格式化后的調(diào)用棧：

//code 2:framework::reflection::detail::ValueBinder<    framework::math::Vector3,    framework::reflection::detail::TMemberTraits<        double framework::math::Vector3::*    >>::Getter(framework::math::Vector3 & c);

對(duì)應(yīng)的代碼截圖：

（三）Stack Level3

格式化后的調(diào)用棧：

對(duì)應(yīng)的代碼截圖：

（四）小結(jié)

利用多個(gè)模板類的級(jí)聯(lián)和使用，我們最后通過(guò)SimplePropertyImpl<>完成了運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)獲取屬性的目的，設(shè)置的過(guò)程與獲取的過(guò)程基本一致，這里不重復(fù)展開了。

通過(guò)多層模板的級(jí)聯(lián)，我們完成了運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)獲取設(shè)置屬性的功能，另外因?yàn)檎w代碼多利用模板，通過(guò)最后一節(jié)的分析，我們也能發(fā)現(xiàn)，整體的性能其實(shí)是比較高的，更多還是依賴模板自身的特性和Tag Dispatch來(lái)完成了相關(guān)的功能。同時(shí)，也能發(fā)現(xiàn)，如果僅依托c++17的特性，模板之間的關(guān)聯(lián)會(huì)比較弱，整體代碼的維護(hù)和理解會(huì)比較麻煩。后續(xù)我們考慮用c++20的concept重構(gòu)整個(gè)反射庫(kù)，到時(shí)再額外輸出相關(guān)的文章了。

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