» » Мини-обзор библиотек для Reflection в C++

 

Мини-обзор библиотек для Reflection в C++

Автор: admin от 30-04-2015, 14:44, посмотрело: 702

В силу скромной информации на эту тему, в данной статье проведу небольшой обзор и сравнение найденных библиотек для Reflection в C++. В первую очередь эта информация будет интереса разработчикам игр.

Благодаря reflection можно:
— Легко создавать редакторы, в том числе интерфейсов, так как есть удобный доступ к мета-информации о всех свойствах ваших объектов;
— Добавить binding для многих скриптовых языков сразу (Lua, Python, javascript и т.д.);
— Использовать мета-информацию для автоматической сериализаци;
— Использовать как фабрику объектов, создавая нужные экземпляры, имея лишь строку с именем тип;
— Использовать в качестве более легковесной замены dynamic_cast;
— И прочее прочее прочее, в зависимости от фантазии и потребностей.

Дальше идет обзор каждой библиотеки по очереди в силу моих скромных возможностей. Для каждой:
— короткое описание;
— пример binding'а и использования для такого класса:

class Test
{
public:
  int func(int a, int b)
  {
    return a + b;
  }
};

— результаты замера производительности на i5 3570K, Windows 8, Visual Studio 2013, Release x86 (замерялись отдельно 10 000 000 вызовов метода класса и отдельно 10 000 000 поиск метаметода+вызов).

Рассматривались только библиотеки, не требубщие дополнительных шагов построения и инструментов (вроде qt moc и gccxml).

Библиотеки перечислены в порядке возрастания личного интереса к ним.

1) Luabind


Мини-обзор библиотек для Reflection в C++
github.com/rpavlik/luabind

Сейчас для binding'а в Lua используется Luabind (rpavlik's fork), но результирующую мета-информацию больше ни для чего особо не используешь.

Пример
luabind::module(state)
[
  luabind::class_<Test>("Test")
    .def("func", &Test::func)
];


local obj = Test()
obj:func(1, 2)


Benchmark
— Invoke — 1100ms
— FindMetaMethod+Invoke — 1580ms

2) Camp


[img]http://habrahabr.ru/https:/avatars2.githubusercontent.com/u/245489?v=3&s=400[/img]
projects.tegesoft.com/pm/projects/camp
github.com/tegesoft/camp

Создавалось французской компанием под вдохновением от luabind. Выглядит довольно культурно и проработано.
Правда заметно не обновлялось уже года 4.

Пример
CAMP_TYPE(Test)

camp::Class::declare<Test>("Test")
  .function("func", &Test::func);

Test obj;
camp::Class t = camp::classByName("Test");
camp::Function m = t->function("func");
camp::Value v = m->call(obj, camp::Args(1, 2));
auto result = v.to<int>()


Benchmark (сбилдить не удалось, взял результаты с сайта другой библиотеки)
— Invoke — 6889ms < — совсем грустно

3) cpgf


Мини-обзор библиотек для Reflection в C++
www.cpgf.org/document/index.html
github.com/cpgf/cpgf

Основной автор вроде китаец. Выглядит проработано, но интерфейс довольно усложнен и выглядит код совсем не лаконично. Много приставок, добавок в именовании, различных интерфейсов, правил использования (например, как и когда передается владение). На простом примере не видно, но если посмотреть tutorial, то становится сильно заметно — github.com/cpgf/cpgf/blob/develop/samples/tutorials/a01_reflect_to_global.cpp
При этом, все сведено к единому интерфейсу, что конечно радует.

Большой плюс — хорошая документация.

Из дополнительных наворотов — сериализация, готовые решения для биндинга в Lua/javascript/Python, tweening, своя система событий.

Багофиксы были еще в декабре, то есть проект не мертв.

Пример
cpgf::GDefineMetaClass<Test>
  ::define("Test")
  ._method("func", &CpgfTest::func);

Test obj;
cpgf::GMetaClass* t = cpgf::findMetaClass("Test");
cpgf::GMetaMethod* m = t->getMethod("func");
cpgf::GVariant v = m->invoke(&obj, 1, 2);
auto result = cpgf::fromVariant<int>();


Benchmark
— Invoke — 1000ms
— FindMetaMethod+Invoke — 1135ms < — быстрее, чем luabind

4) RTTR


Мини-обзор библиотек для Reflection в C++
www.axelmenzel.de/projects/coding/rttr

Автор, вроде, немец. Ура — C++11. Активно развивается, красивый синтаксис, современные возможности, очень даже радует. В ближайшее время должна появиться новая версия с существенным рефакторингом.

Но пока, судя по коду, много для чего решение довольно прямолинейное, отсюда и значительно худшие показатели производительности.

Пример
RTTR_DECLARE_STANDARD_TYPE_VARIANTS(Test);

RTTR_REGISTER
{
  rttr::class_<Test>()
    .method("func", &Test::func);
}

Test obj;
rttr::type t = type::get("Test");
rttr::method m = t.get_method("func");
rttr::variant v = m.invoke_variadic(obj, {1, 2});
auto result = v.get_value<int>();


Benchmark
— Invoke — 1780ms
— FindMetaMethod+Invoke — 2290ms

5) uMOF


Мини-обзор библиотек для Reflection в C++
bitbucket.org/occash/umof

Автор русскоговорящий, активно отвечает на все вопросы. Создавалось, как я понял, под большим впечатлением от QT. Снова ура — C++11 (все эти constexpr и прочие радости). Активно развивается. В ближайшее время должна появиться новая версия с существенным рефакторингом и ускорением, она и тестировалась.

Условный минус — для создания мета-информации надо использовать макросы, но это связано с особенностями реализации (обьяснено позже).

Пример
U_DECLARE_API(Test, METHODS);
U_DECLARE_METHODS(Test)
{
  U_METHOD(func)
};

const Api* api = U_API(Test)::api();
Method m = api->method(api->indexOfMethod("func(int,int)"));
int result;
m.invoke(&obj, result, {1, 2}));


Benchmark
— Invoke — 115ms < — магия (в старой версии 420, что тоже на голову выше других)
— FindMetaMethod+Invoke — 1780ms < — уже не так хорошо, но скорее всего и это будет оптимизировано

Invoke почти в 9 раз быстрее самого лучшего результата других библиотек.

Про это писал сам автор, сравнивая свое решение с другими. Статься с графиками и картинками для еще старой версии здесь — www.gamedev.net/page/resources/_/technical/general-programming/implementing-a-meta-system-in-c-r3905
Там же есть сравнение того, как какие библиотеки влияют на время компиляции и линковки проекта и насколько утяжеляют бинарник.


Общий результат
























LuabindCampcpgfRTTRuMOF
Invoke1100688910001780115
FindMetaMethod+Invoke1580x113522901780


Заключение


Самые современные, лаконичные и живые библиотеки — uMOF, RTTR.
Наиболее богатая по функциональности — cpgf.
Выдающиеся по производительности:
— uMOF (благодаря особенностям реализации, невероятно быстрый invoke и минимальный overhead в компиляции и размере бинарника);
— cpgf (на данный момент самый быстрый результат по FindMetaMethod+Invoke, что и является наиболее частым сценарием использования).

Предложения для обсуждения


1) Какую все-таки разработчику игр выбрать библиотеку?
cpgf солидно проработан и показывает хорошие результаты, но так ли важен этот overhead для invoke? Может отдать предпочтение, например, более современному RTTR, т.к. 2290ms на 10000000 вызовов это 4366812 вызовов в секунду. 72780 вызовов на каждом кадре при 60 FPS. То есть, если на каждом кадре делается порядка 700 вызовов, то при 60 FPS это составит меньше 1% от времени кадра.
При этом uMOF показывает выдающиеся результаты, что позволило бы использовать его с максимальной интенсивностью (что и планируется). Но он еще не закончен, не хватает некоторого функционала.
2) Может быть, какая-то библиотека пропущена? Можно было бы добавить ее в обзор.
3) Что вы знаете из своего опыта про любую из этих библиотек? Здесь обзор был поверхностный, может ваш опыт говорит о каких-то существенных особенностях в пользу или против какой-то библиотеки.

Заранее большое спасибо за ваши комментарии.

Источник: Хабрахабр

Категория: Программирование, Game Development

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Добавление комментария

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Полужирный Наклонный текст Подчеркнутый текст Зачеркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Введите два слова, показанных на изображении: *