C中的反思支持

Question

我知道它不受支持,但我想知道它周围是否有任何技巧.有小费吗？

Answer 1

反射通常是程序分析某些代码结构的手段.此分析用于更改代码的有效行为.

反思作为分析通常很弱; 通常它只能提供对函数和字段名称的访问.这个弱点来自语言实现者本质上不希望在运行时提供完整的源代码,以及适当的分析例程来从源代码中提取所需的内容.

另一种方法是通过使用强大的程序分析工具来解决程序分析,例如,可以完全按照编译器的方式解析源文本.(通常人们会建议滥用编译器本身来执行此操作,但这通常不起作用;编译器机制希望成为编译器,并且很难将其弯曲到其他目的).

我们需要的是一种工具:

• 解析语言源文本
• 构建表示程序每个细节的抽象语法树.(如果AST保留源代码布局的注释和其他详细信息,例如列号,文字基数值等,则会很有帮助.)
• 构建符号表,显示每个标识符的范围和含义
• 可以从函数中提取控制流
• 可以从代码中获取数据流
• 可以为系统构建调用图
• 可以确定每个指针指向的内容
• 使用上述事实实现定制分析仪的构建
• 可以根据这样的自定义分析转换代码(通常通过修改代表解析代码的AST)
• 可以从修订的AST中重新生成源文本(包括布局和注释).

使用这样的机器,可以在任何需要的细节级别上实现分析,然后转换代码以实现运行时反射将实现的效果.有几个主要的好处:

• 细节水平或分析量是一个雄心勃勃的问题(例如,它不受运行时反射只能做什么的限制)
• 没有任何运行时开销来实现行为的反映变化
• 所涉及的机制可以是通用的,并且可以应用于多种语言,而不仅限于特定语言实现提供的内容.
• 这与您不支付不使用的C/C++想法兼容.如果您不需要反射,则不需要这种机器.而且你的语言不需要内置弱反射的智力包袱.

请参阅我们的DMS软件重新设计工具包,了解可以为C,Java和COBOL执行上述所有操作的系统,以及大部分用于C++的系统.

Answer 2

围绕它的任何技巧？有小费吗？

编译器可能会选择生成"调试符号文件",调试器可以使用它来帮助调试代码.链接器还可以生成"映射文件".

技巧/提示可能是生成然后读取这些文件.

Answer 3

基于对如何向C++应用程序添加反射的响应？(Stack Overflow)以及C++被认为是C的"超集"的事实,我会说你运气不好.

关于为什么C++没有反射(Stack Overflow)也有一个很好的长篇答案.

Answer 4

struct我需要在 C++ 项目中的一堆 s 中进行反射。
我创建了一个 xml 文件，其中包含所有这些结构的描述 - 幸运的是，字段类型是原始类型。
我使用模板（不是 C++ template）来自动生成class每个模板struct以及 setter/getter 方法。
在每个中class，我都使用映射来关联字符串名称和类成员（指向成员的指针）。

我并不后悔使用反射，因为它开辟了设计核心功能的新方法，如果没有反射，我什至无法想象。
（顺便说一句，它是使用原始数据库的程序的外部报告生成器）

因此，我使用代码生成、函数指针和映射来模拟反射。

Answer 5

我知道以下选项，但所有这些选项都是有代价的并且有很多限制：

• 使用libdl（#include <dfcln.h>）
• objdump调用类似或这样的工具nm
• 自己解析目标文件（使用相应的库）
• 涉及解析器并在编译时生成必要的信息。
• “滥用”链接器来生成符号数组。

下面我将使用一些单元测试框架作为示例，因为单元测试框架的自动测试发现是反射非常方便的典型示例，而这是大多数 C 单元测试框架所缺乏的。

使用libdl( #include <dfcln.h>) (POSIX)

如果您在 POSIX 环境中，可以使用libdl. 插件就是这样开发的。

使用

#include <dfcln.h>

在您的源代码中并链接到-ldl.

然后您可以访问函数dlopen()、 、dlerror()，dlsym()并dlclose()使用它们在运行时加载和访问/运行共享对象。但是，它并不能让您轻松访问符号表。

这种方法的另一个缺点是，您基本上将反射限制为作为动态库加载的对象（通过在运行时加载的共享对象dlopen()）。

跑步nm或objdump

您可以运行nmorobjdump显示符号表并解析输出。对我来说，nm -P --defined-only -g xyz.o给出了很好的结果，并且解析输出是微不足道的。您只对每行的第一个单词（即符号名称）感兴趣，也许对第二个单词（即节类型）感兴趣。

如果您不以某种静态方式知道对象名称，即该对象实际上是一个共享对象，至少在 Linux 上您可能希望跳过以“_”开头的符号名称。

objdump或nm类似的工具通常也可以在 POSIX 环境之外使用。

自己解析目标文件

您可以自己解析目标文件。您可能不想从头开始实现它，而是使用现有的库。nm， ，objdump甚至是这样libdl实现的。您可以查看和的源代码nm以及它们使用的库，以了解它们是如何做的。objdumplibdl

涉及解析器

您可以编写一个解析器和代码生成器，在编译时生成必要的反射信息并将其存储在目标文件中。然后你就有很大的自由，甚至可以实现原始形式的注释。这就是一些单元测试框架（例如AceUnit）所做的事情。

我发现编写一个涵盖直接 C 语法的解析器相当简单。编写一个真正理解 C 并可以处理所有情况的解析器并不是一件容易的事。因此，这有一些限制，具体取决于您想要反思的 C 语法的奇异程度。

“滥用”链接器来生成符号数组

您可以将对要反映的符号的引用放在特殊节中，并使用链接器配置来发出节边界，以便您可以在 C 中访问它们。

我在这里描述了C 中的 N 依赖注入 - 比链接器定义的数组更好的方法？这是如何运作的。

但请注意，这取决于很多因素并且不太便携。我只尝试过GCC/ ld，并且我知道它不适用于所有编译器/链接器。另外，几乎可以保证死代码消除不会检测您如何调用这些东西，因此如果您使用死代码消除，则必须添加所有反射符号作为入口点。

陷阱

对于某些机制，死代码消除可能是一个问题，特别是当您“滥用”链接器来生成符号数组时。可以通过将反射符号作为链接器的入口点来解决这个问题，并且根据符号的数量，这可能既不好也不方便。

结论

结合nm和libdl实际上可以给出相当不错的结果。该组合几乎与 Java 中 JUnit 3.x 使用的反射级别一样强大。给出的反射级别足以实现 C 的 JUnit 3.x 风格的单元测试框架，包括通过命名约定发现测试用例。

涉及解析器需要更多工作，并且仅限于您自己编译的对象，但为您提供了最大的权力和自由。给出的反射级别足以实现 C 的 JUnit 4.x 风格的单元测试框架，包括通过注释发现测试用例。AceUnit是一个 C 单元测试框架，它正是这样做的。

结合解析和链接器来生成符号数组可以给出非常好的结果 - 如果您的环境在您的控制之下，您可以确保以这种方式使用链接器适合您。

当然，您可以结合所有方法将零碎的内容拼接在一起，直到它们满足您的需求。

Answer 6

提示和技巧始终存在。看看Metaresc库https://github.com/alexanderchuranov/Metaresc

它提供了用于类型声明的接口，该接口还将生成该类型的元数据。基于元数据，您可以轻松地序列化/反序列化任何复杂的对象。开箱即用，您可以序列化/反序列化XML，JSON，XDR，类似Lisp的表示法，C-init表示法。

这是一个简单的示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

#include "metaresc.h"

TYPEDEF_STRUCT (point_t,
                double x,
                double y
                );

int main (int argc, char * argv[])
{
  point_t point = {
    .x = M_PI,
    .y = M_E,
  };
  char * str = MR_SAVE_XML (point_t, &point);
  if (str)
    {
      printf ("%s\n", str);
      free (str);
    }
  return (EXIT_SUCCESS);
}

该程序将输出

$ ./point
<?xml version="1.0"?>
<point>
  <x>3.1415926535897931</x>
  <y>2.7182818284590451</y>
</point>

库对于最新的gcc和clang正常工作。