【发布时间】：2010-10-19 06:01:25
【问题描述】：
我已经阅读了一些关于元类是什么的文章，但我想知道它们是否可以在 C++ 中实现。
我知道 Qt 库正在使用 MetaObjects，但它使用 C++ 的扩展来实现它。我想知道是否可以直接在 C++ 中使用。
谢谢。
【问题讨论】：
【发布时间】：2010-10-19 06:01:25
【问题描述】：
C++ 没有对元类的内置支持（不是以 Python/Objective-C 方式），但是您可以手动模仿元类的行为。基础非常简单，您可以创建一个生命周期更长的额外类（单例、静态对象或Construct On First Use Idiom），它能够创建和操作它的相应类。 （在 Objective-C 中，元类通常包含“静态”成员变量、内存分配/释放例程等）。
Qt 所做的是，他们采用了元类的概念并对其进行了修改，以便它们可以支持某种形式的反射（以及不支持它的系统上的 RTTI）。实现这一点需要大量的宏魔法或自定义编译器（例如他们选择使用的）。
一般来说，常规元类提供的大部分功能已经由 C++ 语言提供；只是形式不同。实际上，您需要元对象的唯一原因是用于反射目的，如this document 中所述，在 C++ 中实现反射有多种不同的方法。
除此之外，如果您真的设置在 Objective-C 风格的元类系统上，我不知道有任何库可以做到这一点，但很可能有。另一方面，自己滚动也不应该那么困难。
【讨论】：
Gamma 等人的“设计模式”一书中的一些模式与元类概念具有相似的特征。例如，“策略”模式允许您在创建时自定义对象行为。信封成语是另一个紧密的匹配。不过，也不允许您自定义类的接口。
在 COM 中，IDispatch 接口允许在运行时向对象动态添加方法/属性。不过，这意味着放弃标准的 c++ 方法调用。每个调用都通过相同的方法，该方法将索引或字符串键放入用户维护的方法/属性表中，并且所有参数都必须作为对象数组传递。
使用这两种技术，您可以获得元类的灵活性，但由于没有语法优势或运行时/编译器帮助，这要困难得多。
戴夫
【讨论】：
如果元类的工作定义是“一个实例化本身就是类的语言实体”，那么 generics 就是 C++ 中的元类：
#include <iostream>
using namespace std;
template <typename T>
class Meta {
public:
Meta(const T&init) : mData(init) {}
// ...
private:
T mData;
};
int main(int, char **) {
cout << "The size of Meta<double> is " << sizeof(Meta<double>) << endl ;
return 0;
}
在倒数第二行中使用 Meta
【讨论】：
可以创建元类，但 C++ 不是这样，它是基于静态编译时的实现，而不是运行时灵活性。
无论如何，这取决于您是想要带有方法的元类还是只带有数据的元类，数据类可以使用 boost::any 之类的 Boost 构造来实现，如果您想要带有方法的类，您可以使用 boost： :bind 将方法绑定到对象，或者您可以使用单入口点接口（如 COM 对象）自行实现它们。
然而，“真正的”C++ 方式是使用泛型，因此它可以在编译时确定，以获得最佳性能。
说实话，我见过的系统很少，尽管我见过一些真正需要运行时灵活性的系统，在大多数情况下，对象在同一个类中诞生和消亡，或者至少足以度过其 95% 的生命周期一旦他们从他们的工厂出来，作为一个单一的班级。
因此，在许多情况下，人们会发现自己为运行时元类付出了太多。当然，有一种观点认为这可以提供更好的开发人员性能，但在许多情况下，每行代码在硬件上运行的时间是编写它所花费的时间的几亿倍。因此，您可以将编译时和运行时类视为预付费用或永久租用。我个人喜欢预先付款。
【讨论】：
怕不是……至少不是天生的。
拥有一个元类通常需要一个代表类的运行时对象，就像 Java 中的情况一样。
在 C++ 中，类没有运行时表示。它们的表现形式出现在虚拟桌子之类的东西中。但在许多方面，它们像 C 函数一样运行，所有 OOP 几乎就像胶水代码一样运行。
话虽如此，您可能希望使用其他语言的元类来实现许多面向对象的 OOP 模式。您还可以“模拟”您自己的对象系统。
【讨论】：
您可能想看看这篇博文。
https://herbsutter.com/2017/07/26/metaclasses-thoughts-on-generative-c/
元类可能会进入 C++，但还需要一段时间。
【讨论】：