【c++】反射机制 原

反射：其实就是通过类的名字（类名是string）来获取类的实例。比如讲类名写在txt文件中，然后解析文本文件，拿到类名，进而那到类的实例。

在caffe中，在网络配置文件中，写入了各个层的名字，如：relu。其实，这些算子，在caffe源码里面都有对应的类实现，且类名一致，当然，caffe是通过protobuf来搞定配置文件的，配置文件的解析过程中，就会通过string的类名来拿到对应类的实例，这里，其实就是运用了反射机制。

【反射机制实现步骤】

1. 建立一个工厂类，负责存储类名与创建类实例的函数的map。

2.该工厂类提供注册函数，方便新类将其类名与类实例的创建函数放入map中。

3.该工厂类提供依据类名获取类实例的接口。

基于此，代码实现如下：

#include <iostream>
#include <string>
#include <map>

using namespace std;

//定义一个函数指针，来表示创建类的函数
typedef void * (*pFunc)();

// 定义一个工厂类
class DevFactory {
public:
	static DevFactory & getInstance() {
		static DevFactory cf;
		return cf;
	}
	void * GetClassInstanceByClassName(string class_name) {
		auto iter = Dev_map.find(class_name);
		if (iter == Dev_map.end()) {
			cout << "can not create this " << class_name << " instance" << endl;
            return nullptr;
		}
		return iter->second();
	}
	void Register(string class_name,pFunc creater){
		Dev_map[class_name] = creater;
	}
private:
	DevFactory() {}
	map<string, pFunc> Dev_map;
};

class CPU {
public:
	CPU() {}

	void print() {
		cout << "this is CPU" << endl;
	}
};

void * creatCPU() {
	return new CPU;
}

class GPU {
public:
	GPU() {}
	void print() {
		cout << "this is GPU" << endl;
	}
};

void * creatGPU() {
	return new GPU;
}

int main(int argc, int * argv[])
{
	DevFactory dev = DevFactory::getInstance();
	dev.Register("CPU", creatCPU);
	dev.Register("GPU",creatGPU);

	CPU * cpu = (CPU *)dev.GetClassInstanceByClassName("CPU");
	cpu->print();
	GPU *gpu = (GPU *)dev.GetClassInstanceByClassName("GPU");
	gpu->print();

	system("pause");

}

结果输出如下：

【利用全局变量，实现类的自动注册】

基于事实：全局变量的初始化实在main函数运行之前完成的。

所以，我们可以完成类的自动注册，而不用在main函数内部进行手动注册。

因此，需要一个辅助类，在该来的构造函数里面，完成注册。

代码如下：

#include <iostream>
#include <string>
#include <map>

using namespace std;

//定义一个函数指针，来表示创建类的函数
typedef void * (*pFunc)();

// 定义一个工厂类
class DevFactory {
public:
	static DevFactory * getInstance() {
		static DevFactory *cf = new DevFactory;
		return cf;
	}
	void * GetClassInstanceByClassName(string class_name) {
		auto iter = Dev_map.find(class_name);
		if (iter == Dev_map.end()) {
			cout << "can not create 55 this " << class_name << " instance" << endl;
			return nullptr;
		}
		return iter->second();
	}
	void Register(string class_name,pFunc creater){
		cout << "register " << class_name << endl;
		Dev_map[class_name] = creater;
	}
private:
	DevFactory() {}
	map<string, pFunc> Dev_map;
};

class CPU {
public:
	CPU() {}

	void print() {
		cout << "this is CPU" << endl;
	}
};

void * creatCPU() {
	return new CPU;
}

class GPU {
public:
	GPU() {}
	void print() {
		cout << "this is GPU" << endl;
	}
};

void * creatGPU() {
	return new GPU;
}

class CreaterDev {
public:
	CreaterDev(string class_name, pFunc creater) {
		DevFactory *dev = DevFactory::getInstance();
		dev->Register(class_name, creater);
	}
};

CreaterDev g_dev_cpu("CPU",creatCPU);  //利用全局变量的初始化，自动完成注册
CreaterDev g_dev_gpu("GPU", creatGPU);

int main(int argc, int * argv[])
{
	DevFactory *dev = DevFactory::getInstance();
	//dev.Register("CPU", creatCPU);
	//dev.Register("GPU",creatGPU);

	CPU * cpu = (CPU *)dev->GetClassInstanceByClassName("CPU");  //直接依据类名获取类的实例
	cpu->print();
	GPU *gpu = (GPU *)dev->GetClassInstanceByClassName("GPU");
	gpu->print();

	system("pause");

}

结果如下：

可以看到，利用全局变量的初始化，可以方便实现新增类的自动注册。

但是也可以看出一个问题，那就是每新增一个类，都需要新增一个create函数与一个全局变量，这些代码是完全一样的，因此，我们可以编写一个宏，来同时实现create函数的定义与全局变量的定义。

#define REGISTER(className)                                             \
    className* objectCreator##className(){                              \
        return new className;                                           \
    }                                                                   \
    CreaterDev g_creatorRegister##className(                            \
        #className,(pFunc)objectCreator##className)

利用这个宏，来实现类的自动注册。

全部代码如下：

#include <iostream>
#include <string>
#include <map>

using namespace std;



//定义一个函数指针，来表示创建类的函数
typedef void * (*pFunc)();

// 定义一个工厂类
class DevFactory {
public:
	static DevFactory * getInstance() {
		static DevFactory *cf = new DevFactory;
		return cf;
	}
	void * GetClassInstanceByClassName(string class_name) {
		auto iter = Dev_map.find(class_name);
		if (iter == Dev_map.end()) {
			cout << "can not create 55 this " << class_name << " instance" << endl;
			return nullptr;
		}
		return iter->second();
	}
	void Register(string class_name,pFunc creater){
		cout << "register " << class_name << endl;
		Dev_map[class_name] = creater;
	}
private:
	DevFactory() {}
	map<string, pFunc> Dev_map;
};

class CreaterDev {
public:
	CreaterDev(string class_name, pFunc creater) {
		DevFactory *dev = DevFactory::getInstance();
		dev->Register(class_name, creater);
	}
};

#define REGISTER(className)                                             \
    className* objectCreator##className(){                              \
        return new className;                                           \
    }                                                                   \
    CreaterDev g_creatorRegister##className(                            \
        #className,(pFunc)objectCreator##className)

class CPU {
public:
	CPU() {}

	void print() {
		cout << "this is CPU" << endl;
	}
};

REGISTER(CPU);



class GPU {
public:
	GPU() {}
	void print() {
		cout << "this is GPU" << endl;
	}
};

REGISTER(GPU);



int main(int argc, int * argv[])
{
	DevFactory *dev = DevFactory::getInstance();
	//dev.Register("CPU", creatCPU);
	//dev.Register("GPU",creatGPU);

	CPU * cpu = (CPU *)dev->GetClassInstanceByClassName("CPU");  //直接依据类名获取类的实例
	cpu->print();
	GPU *gpu = (GPU *)dev->GetClassInstanceByClassName("GPU");
	gpu->print();

	system("pause");

}

结果输出如下：

 

可以看出，利用全局变量的初始化，可以实现类在mian之前完成好注册。当然，也有其他的方式来实现这种机制，只是这种实现方法简单，优雅。