C++26 反射 (Reflection)

概述

反射是 C++26 的编译期类型自省机制，通过 ^ 生成元对象，[: :] splice 注入代码。是 C++ 历史上最重要的语言特性之一。

提案状态： P2996R7 已被 C++26 接受。P3394（注解）仍在演进中。

元对象与 `^` 操作符

cpp

#include <meta>

constexpr auto meta_int = ^int;
constexpr auto meta_vec = ^std::vector<int>;
constexpr auto meta_ns  = ^std;          // 命名空间元对象
constexpr auto meta_fn  = ^std::sort;    // 函数元对象

元对象不透明，只能通过查询函数和 splice 使用。

查询函数

cpp

#include <meta>
#include <print>

enum class Color { Red, Green, Blue, Alpha };

constexpr auto colors = std::meta::enumerators_of(^Color);
static_assert(colors.size() == 4);
constexpr auto first = std::meta::name_of(colors[0]);  // "Red"

函数	返回	说明
`name_of(^T)`	`string_view`	名称
`members_of(^T)`	`vector<info>`	所有成员
`enumerators_of(^T)`	`vector<info>`	枚举值
`nonstatic_data_members_of(^T)`	`vector<info>`	数据成员
`type_of(member)`	`info`	成员类型
`value_of<T>(^e)`	`T`	编译期常量值

splice 操作符 `[: :]`

cpp

using T = [:^int:];           // T = int
Point p{3, 4};
[:^int:] val = 42;            // int val = 42;

constexpr auto mems = std::meta::nonstatic_data_members_of(^Point);

枚举转字符串

cpp

#include <meta>
#include <print>

enum class Status { Pending, Active, Suspended, Closed };

consteval std::string_view enum_to_string(Status s) {
    template for (constexpr auto e : std::meta::enumerators_of(^Status)) {
        if (s == [:e:]) return std::meta::name_of(e);
    }
    return "unknown";
}

std::println("{}", enum_to_string(Status::Active));  // Active

无需手动映射表或宏，新增枚举值不会遗漏。

自动化序列化

cpp

#include <meta>
#include <string>
#include <sstream>

struct User { std::string name; int age; bool active; };

template <typename T>
std::string to_json(T const& obj) {
    std::ostringstream os; os << "{";
    bool first = true;
    template for (constexpr auto mem : std::meta::nonstatic_data_members_of(^T)) {
        if (!first) os << ", "; first = false;
        os << "\"" << std::meta::name_of(mem) << "\": ";
        if constexpr (std::is_same_v<[: std::meta::type_of(mem) :], std::string>)
            os << "\"" << obj.[:mem:] << "\"";
        else if constexpr (std::is_same_v<[: std::meta::type_of(mem) :], bool>)
            os << (obj.[:mem:] ? "true" : "false");
        else os << obj.[:mem:];
    }
    os << "}"; return os.str();
}
// to_json(User{"Alice", 30, true}) => {"name": "Alice", "age": 30, "active": true}

与模板元编程对比

维度	传统模板元编程	C++26 反射
语法	SFINAE、`if constexpr`	`^`、`[: :]`、`template for`
枚举遍历	需宏或外部工具	`enumerators_of` 原生
成员遍历	需 tuple 化	`nonstatic_data_members_of`
学习曲线	极陡	中等

反射补充而非替代模板元编程。

实现状态

编译器	状态
Clang/LLVM	参考实现，`-freflection` 实验性
GCC	实验性分支
MSVC	跟进中

总结

C++26 反射通过 ^ 和 [: :] 带来编译期类型自省。结合 template for 和 constexpr 容器扩展，使枚举转字符串、自动化序列化等过去需大量模板技巧的任务变得简洁直接。

C++26 反射 (Reflection) ​

概述 ​

元对象与 ^ 操作符 ​

查询函数 ​

splice 操作符 [: :] ​

枚举转字符串 ​

自动化序列化 ​

与模板元编程对比 ​

相关提案 ​

实现状态 ​

总结 ​