探索 C++26 的編譯時反射 – Daniel Lemire

Daniel Lemire 喺佢嘅博客入面提到，C++26 將會引入一個好重要嘅功能 —— 編譯時反射（compile-time reflection）。呢個功能係由 Herb Sutter 喺 2025 年 6 月嘅 ISO C++ 標準會議入面正式宣布，話係 C++26 嘅一項重大突破。反射（reflection）喺程式語言入面，係指程式可以喺運行時或者編譯時檢查同操作自己嘅結構，例如一個 class 嘅方法、屬性或者其他元資料。簡單黎講，就好似畀咗程式一塊鏡，可以睇到自己嘅內部結構。喺其他語言，例如 Java，已經有完善嘅反射功能，但 C++ 嘅編譯時反射係一個全新嘅進展，對開發者嚟講有好大嘅潛力。

編譯時反射同運行時反射唔同，佢係喺程式編譯嘅階段進行，意味住所有嘅反射操作都係喺編譯器處理嗰陣完成，唔會影響運行時嘅性能。呢個特點對於 C++ 呢種注重性能嘅語言尤其重要。Lemire 提到，呢個功能可以幫到開發者簡化好多繁瑣嘅工作，例如生成 JSON 數據或者 SQL 查詢。舉個例，喺佢同 Francisco Geiman Thiesen 合作開發嘅 simdjson 庫入面，已經計劃好一旦主流編譯器支持 C++26，就會用編譯時反射去將自定義數據結構高效地轉換成 JSON 字符串，或者由 JSON 數據還原成自定義結構。呢啲操作唔單止高效，而且可以大幅減少手動撰寫嘅模板代碼（boilerplate code），令程式碼更加簡潔同易於維護。

一個實際嘅應用例子係物件到 SQL 嘅映射。假設你有一個自定義嘅 User 結構，包含 id、name 同 balance 呢啲欄位，仲有一個 private 嘅 secret 欄位唔想輸出到 SQL。喺過去，你可能要手動寫好多代碼去生成一個 SQL 插入語句，例如 INSERT INTO tbl (id, name, balance) VALUES (0, '', 0.000000);。但係有了編譯時反射，你只需要一個簡單嘅函數調用，例如 generate_sql_insert(u, "tbl")，就可以自動生成所需嘅 SQL 語句。呢啲代碼喺編譯時已經計算好，運行時完全唔需要額外開銷，效率極高。

Lemire 仲提到，C++26 嘅編譯時反射依賴一啲新嘅語法，例如 ^^T 用來將一個實體「提升」到反射域（reflection domain），同埋 [: ... :] 用來將反射域嘅資訊「拼接」返到正常嘅 C++ 程式碼。雖然呢啲語法初睇可能有啲複雜，但同傳統嘅模板元編程比起來已經簡單好多。佢哋仲提到，因為目前仲未有真正嘅 C++26 編譯器，佢哋用咗一啲 workaround 語法（例如 expand）去模擬，未來會有更直觀嘅 template for 語法出現，進一步簡化編程。

除咗技術層面，編譯時反射對於 C++ 社區都是一個重大嘅進展。佢唔單止提升咗語言嘅表達能力，仲可以幫到開發者減少錯誤，寫出更安全、更高效嘅程式碼。Lemire 喺文章入面仲提到咗一個完整嘅實現已經放喺佢嘅博客代碼庫入面，雖然仲有改進空間，但已經展示咗呢個功能嘅潛力。喺未來幾年，隨住 C++26 嘅普及，相信會有更多項目利用編譯時反射去簡化同優化代碼。呢個功能真是一個令人期待嘅進步！https://isocpp.org//blog/2025/08/discover-cpp26s-compile-time-reflection-daniel-lemire