1. 什么是反射
学过 java 或 C# 的同学应该都知道“反射”机制，很多有名的框架都用到了反射这种特性。这是一种很牛逼的特性，简单的理解就是只根据类的名字就可以获取到该类的实例。有人会说，这不是多此一举吗？直接 new 一个出来不就行了吗？像下面这样：
class Person {public: virtual void show() = 0;}class Allen : public Person { virtual void show() { std::cout << "Hello, I'm Allen!" << std::endl; }}Person *p = new Allen();p->show();可是有时候，你定义好接口 Person 后，你并不知道谁将会实现该接口，甚至不知道什么时候会实现它。所以此时你无法通过 new 操作符来实例化对象。比如未来的某个时候有人编写了一个类叫 Luffy，但是此时你不可能实例化 Luffy 这个类，所以你只能编写下面这种代码：
std::string className = /*从配置文件中读取*/Person *p = getNewInstance<Person>(className);你的程序可以从配置文件中读取到 "Luffy" 这个字符串保存到变量 className 中。接下来使用函数 getNewInstance 就可以获取到 Luffy 实例化的对象。
2. C++ 实现反射
很遗憾的是 C++ 并没有直接从语言上提供这种特性给我们用，不过无所不能的 C++ 可以通过一些 trick 来实现反射这种机制。
2.1 引例
直观上，我们可以把 getNewInstance 的实现交给未来要使用我们的框架的人：
template<typename T>T* getNewInstance(const std::string& className) { if (className == "Allen") { return new Allen(); } else if (className == "Luffy") { return new Luffy(); }}如此一来，一旦有新的类实现，我们就必须得修改这个函数，这很容易出错，维护性很差。
2.2 对象工厂
对象工厂是一种可以间接实例化对象的类。比如：
class ObjectFactory{ virtual ReflectObject* newInstance() = 0;}class ObjectFactory_Allen : public ObjectFactory{ ReflectObject* newInstance(){ // 这里注意一点就是，所有能够被反射的类都继承自 ReflectObject 这个类。 return new Allen(); };}所以，如果有了对象工厂的实例，我们就可以不断的产生对象了。如下：
ObjectFactory *of = new ObjectFactory_Allen();// 有了对象工厂的实例后，就可以产生 Allen 对象的实例了ReflectObject *allen= of->newInstance();// 接下来可以使用类型转换，把 allen 对象转换成 PersonPerson *p = dynamic_cast<Person*>(allen);2.3 反射器
反射器实际上也是一个类，它管理了类名到对象工厂实例之间的映射关系。反射器对象在程序中是一个全局唯一的对象。这种映射关系看起来就像一张表：
("Allen", Allen 的对象工厂的实例对象);("Luffy", Luffy 的对象工厂的实例对象);("Zoro", Zoro 的对象工厂的实例对象);……只要未来你想要编写一个新的类，比如 Allen 类，那么你就必须要同时编写 Allen 的工厂类 ObjectFactory_Allen，同时，你还得实例化一个这个工厂类的对象 objectFactory_Allen = new ObjectFactory_Allen()，并将 ("Allen", objectFactory_Allen) 这种映射关系保存到反射器中。
反射器的定义如下：
class Reflector{public: Reflector(); ~Reflector(); // 如果你要反射你的类，就必须将你的类名，以及工厂实例对象注册到反射器中。 void registerFactory(const std::string& className, ObjectFactory *of); // 反射器可以根据对象工厂实例来生产实例对象。请参考 2.2 节 ReflectObject* getNewInstance(const std::string& className);PRivate: std::map<std::string, ObjectFactory*> objectFactories;};2.4 编写要被反射类的大致思路
有了上面的基础好，要想让你的类被反射，大致有以下几个步骤：
让你的类继承某个接口（该接口继承自 ReflectObject 类）编写一个对应的工厂类，并实例化一个工厂类对象调用反射器的 registerFactory 接口，将你的类名和工厂类对象保存到反射器中特别的，上述第 2 和 3 步很明显是属于成年不变的步骤，它可以使用宏函数来实现。在你完成步骤 1 后，就可以使用宏函数一次完成。在这里，将步骤2 和 3 统一称为“注册反射类”。
2.5 注册反射类
注册反射类实际上就是 2.4 中的第 2 和 3 步，其代码如下：
步骤 1：定义 Allen 类（略）步骤 2：定义 Allen 的工厂类class ObjectFactory_Allen : public ObjectFactory{ ReflectObject* newInstance(){ return new Allen(); };}步骤 3：创建 Allen 工厂类实例对象并注册到反射器中// 函数 reflector 可以用来获取反射器对象。reflector().registerFactory("Allen", new ObjectFactory_Allen()); 为了能让上面的代码复用，使用宏函数来进行改写：
/***********需要被反射的类，需要在其对应的 cpp 文件中进行反射声明***********/#define REFLECT(name)/class ObjectFactory_##name : public ObjectFactory{/public:/ ReflectObject* newInstance() {/ return new name(); / }/}; /class Register_##name{/public:/ Register_##name(){/ reflector().registerFactory(#name, new ObjectFactory_##name()); / }/};/Register_##name register_##name;这样，以后步骤 2 和 步骤 3 就可以简写成：
REFLECT(Allen);看起来是不是很方便？
上面的宏函数并没有直接调用反射器的注册函数，而是先定义了一个注册类对象，在注册类对象的构造函数中完成了调用，然后又定义了一个该类的全局对象，以达到自动调用构造函数的目的。想一想，为什么不直接调用反射器的注册函数？
3. 完整示例
3.1 客户端部分
main 函数#include "Person.h"#include "Reflector.h"int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){ Person *allen = getNewInstance<Person>("Allen"); Person *luffy = getNewInstance<Person>("Luffy"); allen->show(); luffy->show(); delete allen; delete luffy; return 0;}用户编写的 Allen 类和 Luffy 类#include "Person.h"class Allen : public Person{public: Allen() virtual ~Allen(); virtual void show();};class Luffy : public Person{public: Luffy(); virtual ~Luffy(); virtual void show();};//两个类的实现，在 cpp 文件中REFLECT(Allen);// 注册反射类，只能写在 cpp 文件中。Allen::Allen(){ std::cout << "Allen()" << std::endl;}Allen::~Allen(){ std::cout << "~Allen()" << std::endl;}void Allen::show(){ std::cout << "Hello, I'm Allen" << std::endl;}REFLECT(Luffy); // 注册反射类，只能写在 cpp 文件中。Luffy::Luffy(){ std::cout << "Luffy()" << std::endl;}Luffy::~Luffy(){ std::cout << "~Luffy()" << std::endl;}void Luffy::show(){ std::cout << "Hello, I'm Luffy" << std::endl;}3.2 框架部分
Person 接口定义与实现// Person.h#include "Reflector.h"// 让 Person 继承反射基类class Person : public ReflectObject{public: Person(); virtual ~Person(); virtual void show();};// Person.cppPerson::Person(){ std::cout << "Person()" << std::endl;}Person::~Person(){ std::cout << "~Person()" << std::endl;}void Person::show(){ std::cout << "Hello, I'm person" << std::endl;}反射器部分// Reflect.h#pragma once#include <string>#include <map>#include <iostream>/********************所有需要实现反射的类需要继承它************************/class ReflectObject { public: virtual ~ReflectObject(){}};/************************************************************************//******************对象工厂抽象类，用来生成对象实例************************/class ObjectFactory {public: ObjectFactory(){ std::cout << "ObjectFactory()" << std::endl; } virtual ~ObjectFactory(){ std::cout << "~ObjectFactory()" << std::endl; } virtual ReflectObject* newInstance() = 0;};/************************************************************************//***********反射器，用来管理（对象名，对象工厂）的映射关系******************/class Reflector{public: Reflector(); ~Reflector(); void registerFactory(const std::string& className, ObjectFactory *of); ReflectObject* getNewInstance(const std::string& className);private: std::map<std::string, ObjectFactory*> objectFactories;};/************************************************************************//**********************获取反射器实例，全局唯一****************************/Reflector& reflector();/************************************************************************//***********需要被反射的类，需要在其对应的 cpp 文件中进行反射声明***********/#define REFLECT(name)/class ObjectFactory_##name : public ObjectFactory{/public:/ ObjectFactory_##name(){ std::cout << "ObjectFactory_" << #name << "()" << std::endl; }/ virtual ~ObjectFactory_##name(){ std::cout << "~ObjectFactory_" << #name << "()" << std::endl; }/ ReflectObject* newInstance() {/ return new name(); / }/}; /class Register_##name{/public:/ Register_##name(){/ reflector().registerFactory(#name, new ObjectFactory_##name()); / }/};/Register_##name register_##name;/************************************************************************//***********************根据类名获取对象实例******************************/template<typename T>T* getNewInstance(const std::string& className) { return dynamic_cast<T*>(reflector().getNewInstance(className));}/************************************************************************/// Reflector.cpp#include "Reflector.h"Reflector::Reflector(){}Reflector::~Reflector(){ std::map<std::string, ObjectFactory*>::iterator it = objectFactories.begin(); for (; it != objectFactories.end();++it) { delete it->second; } objectFactories.clear();}void Reflector::registerFactory(const std::string& className, ObjectFactory *of){ std::map<std::string, ObjectFactory*>::iterator it = objectFactories.find(className); if (it != objectFactories.end()) { std::cout << "该类已经存在……" << std::endl; } else { objectFactories[className] = of; }}ReflectObject* Reflector::getNewInstance(const std::string& className){ std::map<std::string, ObjectFactory*>::iterator it = objectFactories.find(className); if (it != objectFactories.end()) { ObjectFactory *of = it->second; return of->newInstance(); } return NULL;}// 用来获取反射器对象，注意这是全局唯一的。Reflector& reflector() { static Reflector reflector; return reflector;}3.3 运行结果
4. 总结
反射机制的实现，主要在于工厂模式的灵活使用。另外，还需要掌握一些 C++ 代码技巧，比如如何在 main 函数之前进行初始化操作，反射器的初始化以及生产工厂类对象很好的体现了全局对象的应用。
理解多态，接口，继承掌握对象工厂的使用方法掌握工厂模式理解反射器的工作原理掌握宏函数的编写代码下载：http://git.oschina.net/ivan_allen/Reflection
