一个 C++ 静态反射框架：ConfigLoader

2021.07.10

Netcan

编程

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框架地址：https://github.com/netcan/config-loader

相关技术：如何优雅的实现 C++ 编译期静态反射

config-loader是一个使用 C++17 编写的 解析配置文件 到 原生数据结构 的静态反射框架，它拥有如下特点：

简单的接口，用户通过 定义数据结构 与提供对应的 配置文件 ，框架利用元编程技术生成读取接口
设计符合开闭原则，扩展数据结构无需修改框架
目前支持 XML 与 JSON 格式的配置文件，多种方式可以 灵活组合
轻量级，容易集成，核心代码不到 1000 行
支持嵌套的数据结构、STL 容器
测试用例完备

将来计划：

支持 Yaml 配置文件
支持从原生数据结构写到配置文件、打印数据结构
通过 CMake 选项来控制支持的格式
提供额外的 C++20 版本

使用 DEFINE_STRUCT 定义数据结构：

// define and reflect a struct
DEFINE_STRUCT(Point,                          // struct Point {
              (double) x,                     //     double x;
              (double) y);                    //     double y;
                                              // };

// vector and string
DEFINE_STRUCT(SomeOfPoints,                   // struct SomeOfPoints {
              (std::string) name,             //     std::string name;
              (std::vector<Point>) points);   //     std::vector<Point> points;
                                              // };

提供配置文件，按需加载：

SomeOfPoints someOfPoints;
auto res = JsonLoader<SomeOfPoints>().load(someOfPoints, [] {
    return R"(
        {
            "name": "Some of points",
            "points":[
                { "x": 1.2, "y": 3.4 },
                { "x": 5.6, "y": 7.8 },
                { "x": 2.2, "y": 3.3 }
            ]
        }
    )";
});
REQUIRE(res == Result::SUCCESS);
REQUIRE_THAT(someOfPoints.name, Equals("Some of points"));
REQUIRE(someOfPoints.points.size() == 3);

又或者，通过 XML 配置文件。

SomeOfPoints someOfPoints;
auto res = XMLLoader<SomeOfPoints>().load(someOfPoints, [] {
    return R"(<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
        <some_of_points>
            <name>Some of points</name>
            <points>
                <value><x>1.2</x><y>3.4</y></value>
                <value><x>5.6</x><y>7.8</y></value>
                <value><x>2.2</x><y>3.3</y></value>
            </points>
        </some_of_points>
    )";
});
REQUIRE(res == Result::SUCCESS);
REQUIRE_THAT(someOfPoints.name, Equals("Some of points"));
REQUIRE(someOfPoints.points.size() == 3);

有时候，你的软件系统需要一个统一的配置管理模块，管理所有的数据结构与对应的配置文件，这时可以通过组合各个 Loader 来定义管理者。

inline Deserializer ConfigLoaderManager(
    JsonLoader<Point>("/etc/configs/Point.json"_path),
    XMLLoader<Rect>("/etc/configs/Rect.xml"_path),
    JsonLoader<SomeOfPoints>() // 按需提供配置文件
);

同样地，使用 load 接口按需加载，ConfigLoaderManager会自动根据配置的路径与给定的数据结构进行解析。你的 IDE 应该能够获得所有的 load 接口。

 82     Deserializer ConfigLoaderManager(83             JsonLoader<Point>(),
 84             XMLLoader<Rect>(),
 85             JsonLoader<SomeOfPoints>()
 86     );
 87     ConfigLoaderManager.l
 88                         load(Rect &obj)~                                   f [LS]
 89                         load(Point &obj)~                                  f [LS]
 90 }                       load(SomeOfPoints &obj, GET_CONTENT &&getContent)~ f [LS]
~                           load(SomeOfPoints &obj)~                           f [LS]
~                           load(Rect &obj, GET_CONTENT &&getContent)~         f [LS]
~                           load(Point &obj, GET_CONTENT &&getContent)~        f [LS]

当前框架依赖如下两个库：

tinyxml2，解析 xml 配置文件用
jsoncpp，解析 json 配置文件用

将来可能通过 CMake 选项来使能这些库，避免在实际使用中产生不必要的依赖：只用 xml 就只依赖 xml 的解析库。

本框架需要配置文件按规范的格式提供。以 XML 为例，要求字段名与 XML 标签名对应，值与 XML 的文本内容对应；对于 map 数据结构，标签通过属性 name 作为 Key 名。

当前错误码语义。

enum class Result {
    SUCCESS,              // 解析成功
    ERR_EMPTY_CONTENT,    // 解析文件为空
    ERR_ILL_FORMED,       // 解析文件非法
    ERR_MISSING_FIELD,    // 丢失字段
    ERE_EXTRACTING_FIELD, // 解析值失败
    ERR_TYPE,             // 类型错误
};

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