C语言实现反射

高级语言的反射机制，简单来说就是可以通过字符串型获取对应的类或者函数。

1. 基础形式，c语言结构化编程基础实现
   1）声明

   typedef void (*callback)(void);

   typedef struct {
   const char *name;
   callback fn;
   }callback_t;

   void f0();
   void f1();
   callback_t callbacks[] = {
   { "cmd0", f0},
   {"cmd1", f1},
   }

   void f0()
   {
   }

   void f1()
   {
   }

2）调用

void do_callback(const char *name) 
{
    size_t i;
    for (i = 0; i < sizeof(callbacks) / sizeof(callbacks[0]); i++) {
        if (!strcmp(callbacks[i].name, name)) {
            return callbacks[i].fn();
       }
    }
}

这种方式的不便之处在于，当需要映射的函数因分散在不同文件时，每增加一个新的映射都需要修改这个数组，以及头文件。

2 利用自定义段
gcc支持通过使用__attribute__((section()))，将函数、变量放到指定的数据段中。
也就是说，可以让编译器帮我们完成1中向数组添加成员的动作。
借助此机制，回调函数可以在任意文件申明，不需要修改其他文件。

虽然成员可以自动添加到段中，但由于分散在不同文件中定义，由于文件编译顺序不确定，无法直接得知段的起始结束地址，也就无法实现遍历。

1. 方式一
   弃用gcc默认的分散加载文件，使用自己的分散加载文件，并在其中显示声明自定义段的起始结束地址。
   声明时需要注意地址对齐，由于结构中保存有函数地址，因此需要按CPU字长对齐
   如32bit cpu， 需要4字节对齐；64位需要8字节对齐。
   分散加载文件可以通过ld --verbose 获取到
   gcc的编译参数需要增加-T选项，声明使用指定的分散加载文件
   如使用修改过的custom.lds文件
   gcc xxx.c -o xxx -Tcustom.lds

方式一的缺陷在于，需要修改分散加载文件，需要修改Makefile，如果开发人员没有足够权威应该是不允许做这种操作的。

2）方式二
在结构中增加标志位，如：

typedef struct {
    size_t magic1;
    size_t magic2;
    const char *name;
    callback fn;
}callback_t;

#define CALLBACK __attribute__((section(".callback"), used))

并声明一个用于定位的flag结构。

CALLBACK  callback_t flag;
#define MAGIC1 0xa0a0a0a0
#define MAGIC2 0x0a0a0a0a

// 以下两个变量用于记录段起始结束地址
callback_t *start = &flag;
callback_t *end = &flag;

定义一个初始化函数，用于确定段的起始结束地址

void callback_init();

该函数的原理是，
i) 从flag的地址往低地址遍历，如果magic值校验正确则更新起始地址，重复直到校验失败

while (1) {
    callback_t *tmp = start - 1;
    if (tmp->magic1 == MAGIC1 && tmp->magic2 == MAGIC2) {
        start--;
    } else {
        break;    
    }
}

ii) 从flag的地址往高地址遍历，如果magic值校验正确则更新结束地址，重复直到校验失败

while (1) {
    callback_t *tmp = end + 1;
    if (tmp->magic1 == MAGIC1 && tmp->magic2 == MAGIC2) {
        end++;
    } else {
        break;    
    }
}

到这里，自定义段的地址范围可以确定了。

void do_callback(const char *name) 
{
    size_t i;
    callback_t *tmp = start;

    while (tmp != end) {
        // 注意跳过flag哦
        if (tmp != &flag && !strcmp(tmp->name, name)) {
            return tmp->fn();
       }
       tmp++;
    }
}

然而还有一个问题，callback_init()需要手动调用。

抱歉，让我手动调用是不可能的，想也不要想。
一是懒
二是这么个东西放哪都觉着别扭，破坏代码结构，影响美感。

怎么解决？
很简单，还是利用gcc的扩展数据，给callback_init加上__attribute__((constructor))
这样，在main函数前，callback_init就会自动调用完成初始化。

思路提供给大家了，具体代码靠大家自己实现咯