C++26中使用反射实现自动化相等性检查

在C++中，当比较两个简单类型（如整数或字符串）的对象是否相等时，操作很简单。但是对于复杂的嵌套结构呢？你可能需要为每个类手动实现比较操作（operator==），这既容易出错又繁琐。

考虑一个person类：

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class person {
public:
    person(std::string n, int a) : name(n), age(a) {}
private:
    std::string name;
    int age;
    std::vector<hobby> hobbies;
    std::optional<uint64_t> salary;
};

要比较两个person对象，我们需要检查它们的姓名、年龄、爱好和薪水是否匹配。爱好是hobby对象的向量，每个hobby对象都有一个名称。薪水是可选的。手动为此编写operator==将涉及检查每个字段，如果hobby发生变化，你必须更新它。

如果没有反射，如果你不想依赖C++的默认比较，你必须编写类似这样的丑陋代码：

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bool operator==(const person& a, const person& b) {
    return a.name == b.name && a.age == b.age && a.hobbies == b.hobbies && a.salary == b.salary;
}

但这假设hobby有operator==，而std::vector只有在hobby有operator==时才有它。如果hobby缺少==，编译将失败。此外，对于大型类，这会变得很烦人。

相反，我写了一个小例子，完全自动化了这个过程。你只需添加一个操作符重载：

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bool operator==(const person& a, const person& b) {
    return deep_equal::compare(a, b);
}

技巧在于C++26允许你在编译时查询类型的成员并遍历它们。函数std::meta::nonstatic_data_members_of为我们提供了成员列表。

我的完整实现不到一百行代码，归结为以下几行代码：

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bool compare_same(const T& a, const T& b) {
    template for (constexpr auto mem : std::define_static_array(std::meta::nonstatic_data_members_of(^^T, std::meta::access_context::unchecked()))) {
        if (!compare_same(a.[:mem:], b.[:mem:])) {
                return false;
        }
    }
    return true;
}

它依赖于反射操作符^^T，该操作符生成一个表示类型本身的std::meta::info值。在函数体内，std::meta::nonstatic_data_members_of(^^T, …)查询T的所有非静态数据成员，按声明顺序返回反射值的向量。未检查的访问上下文故意绕过可见性规则，允许比较私有和受保护成员。然后，这个反射向量被包装在std::define_static_array中，将其具体化为静态数组，使其可在编译时循环中迭代。模板for循环在编译时迭代每个成员反射mem。对于每个成员，拼接表达式a.[:mem:]直接访问相应的成员。[: :]大致是反射操作符（^^T）的逆操作：可以将其视为通过^^进入元宇宙，然后通过[: :]返回到标准C++宇宙。

这种方法确保了零运行时开销，因为所有反射、拼接和循环都在编译期间解析。作为程序员，它让你可以完全控制如何在应用程序中实现比较。我发布了一个完整的演示。

Daniel Lemire, “Automated Equality Checks in C++ with Reflection (C++26),” in Daniel Lemire’s blog, November 9, 2025, https://lemire.me/blog/2025/11/09/automated-equality-checks-in-c-with-reflection-c26/.

C++26反射技术实现自动化相等性检查

本文介绍了如何使用C++26的反射功能自动生成对象相等性比较代码，避免了手动实现operator==的繁琐和错误，展示了元编程在现代C++中的应用前景。

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