将函子作为函数指针传递

Question

我正在尝试在 C++ 应用程序中使用 C 库，并发现自己处于以下情况（我了解我的 C，但我对 C++ 相当陌生）。在 C 端，我有一个函数集合，它们以函数指针作为参数。在 C++ 方面，我有带有函子的对象，该函子具有与 C 函数所需的函数指针相同的签名。有没有办法使用C++函子作为函数指针传递给C函数？

Answer 1

您不能直接将指向 C++ 仿函数对象的指针作为指向 C 代码的函数指针传递
（甚至 C++ 代码）。

此外，为了可移植地将回调传递给 C 代码，至少需要声明它
作为 extern "C" 非成员函数。
至少，因为某些 API 需要特定的函数调用约定，因此
附加声明修饰符。

在许多环境中，C 和 C++ 具有相同的调用约定，仅不同
在名称修改中，因此任何全局函数或静态成员都可以工作。
但您仍然需要将对 operator() 的调用包装在普通函数中。

• 如果你的函子没有状态（它是一个对象只是为了满足一些正式的
  要求等）：

  类 MyFunctor {
    // 无状态
   民众：
    MyFunctor();
    int 运算符()(SomeType ¶m) const;
  }
  

  你可以编写一个普通的 extern "C" 函数来创建仿函数并执行它
  运算符（）。

  extern "C" int MyFunctorInC(SomeType *param)
  {
    静态 MyFunctor my_functor；
    返回 my_functor(*param);
  }
  

• 如果你的函子有状态，例如：

  类 MyFunctor {
    // 这里有一些字段；
   民众：
    MyFunctor(/* 一些设置状态的参数 */);
    int 运算符()(SomeType ¶m) const;
    // + 一些检索结果的方法。
  }
  

  并且 C 回调函数采用某种用户状态参数（通常为 void *）：

  void MyAlgorithmInC(SomeType *arr,
                      int (*fun)(SomeType *, void *),
                      无效*用户状态）；
  

  您可以编写一个普通的 extern "C" 函数，将其状态参数转换为
  你的函子对象：

  extern "C" int MyFunctorInC(SomeType *param, void *user_state)
  {
    MyFunctor *my_functor = (MyFunctor *)user_state;
    返回 (*my_functor)(*param);
  }
  

  并像这样使用它：

  MyFunctor my_functor(/* 设置参数 */);
  MyAlgorithmInC(input_data, MyFunctorInC, &my_functor);
  

• 否则这是唯一正常的方法
  （正常情况如“在运行时不生成机器代码”等）
  就是使用一些静态（全局）或线程本地存储来传递函子
  到外部“C”函数。
  这限制了您可以对代码执行的操作，并且很丑陋，但可以工作。

Answer 2

我使用谷歌找到了这个“gem”。显然是可能的，但我肯定不会推荐它。直接链接到示例源代码。

Answer 3

不，当然。 C 函数的签名将参数作为函数。

void f(void (*func)())
{
  func(); // Only void f1(), void F2(), ....
}

所有函子技巧都由模板函数使用：

template<class Func>
void f (Func func)
{
    func(); // Any functor
}

Answer 4

用 C++ 编写的 C 回调函数必须声明为 extern "C" 函数 - 因此直接使用函子是不可行的。您需要编写某种包装函数来用作该回调，并让该包装函数调用函子。当然，回调协议需要有某种方式将上下文传递给函数，以便它可以到达函子，否则任务会变得非常棘手。大多数回调方案都有一种传递上下文的方法，但我曾经使用过一些没有这种方法的脑残方案。

有关更多详细信息，请参阅此答案（并在注释中查找轶事证据，表明回调必须是 extern "C" 而不仅仅是静态成员函数）：

• C++ 使用类方法作为函数指针类型

Answer 5

我认为你不能：函数对象中的operator()实际上是一个成员函数，而C对它们一无所知。

您应该能够使用免费的 C++ 函数或类的静态函数。

Answer 6

GCC 允许您将成员函数指针转换为普通函数指针（普通函数指针调用的函数的第一个参数是 this）。

查看手册中的相应链接。

这需要 -Wno-pmf-conversions 标志，以便消除针对绝对非标准功能的相应警告。对于 C 风格库与 C++ 风格编程的接口非常方便。当成员函数指针是常量时，甚至根本不需要生成任何代码：API 无论如何都会使用该参数顺序。

如果您已经有一个函子，以这种方式扁平化函子可能意味着扁平化其operator()，为您提供一个必须使用仿函数类指针本身作为其第一个参数来调用的函数。这不一定有多大帮助，但至少有 C 链接。

但至少当您不使用函子时，这是有帮助的，并且为 中的 std::mem_fn 提供了一个严肃的 C 链接替代。

Answer 7

这取决于这是一个静态方法还是实例方法，如果是静态方法，那么您可以将函数作为 className::functionName 传递，如果它是实例方法，则更加复杂，因为您显然需要绑定到某个实例但不能像使用 C# 等中的委托那样执行此操作。

我发现执行此操作的最佳方法是创建一个持有类，该类使用对象的实例以及函数指针进行实​​例化，然后持有类可以直接调用该函数。

Answer 8

我会说不，因为 C++ 仿函数有一个重载的运算符 ()，它是一个成员函数，因此需要一个成员函数指针。这是与普通 C 函数指针完全不同的数据类型，因为没有类的实例就无法调用它。您需要将普通函数或静态成员函数传递给 C 库。由于重载的 () 运算符不能是静态的，因此您不能这样做。您需要向 C 库传递一个普通的非成员函数或静态成员函数，然后您可以从中调用 C++ 仿函数。

Answer 9

嗯，也许您可​​以编写一个免费的模板函数来包装您的函数对象。如果它们都有相同的签名，那么这应该可行。像这样（未测试）：

template<class T>
int function_wrapper(int a, int b) {
    T function_object_instance;

    return funcion_object_instance( a, b );
}

这适用于所有采用两个 int 并返回 int 的函数。

Answer 10

许多采用函数指针回调的 C API 都有一个用于用户状态的 void* 参数。如果您拥有其中之一，那么您很幸运 - 您可以使用 exterm C 函数，该函数将用户数据视为某种引用或键来查找函子，然后执行它。

否则，不行。

Answer 11

使用C++11，可以使用std::bind来解决问题

#include <stdio.h>
#include <functional>

class aClass
{
public:
  int i = 5;
  aClass(int i_) : i(i_) {}
  void operator()(int a, int b) {
      i = i + 1;
      printf ("%d + %d = %d  i = %d\n", a, b, a + b + i, i);
  }
};

void test (int a, int b)
{
  printf ("%d - %d = %d\n", a, b, a - b);
}

template <class op>
void function1 (op function)
{
  function (1, 1);
}

int
main (int argc, const char *argv[])
{
  aClass a(1);
  //  function1 (a);  // this is the wrong way of using it

  using namespace std::placeholders;
  std::function<void(int,int)>  callback;
  callback = std::bind(&aClass::operator(), &a, _1, _2);
  
  function1 (callback);
  function1 (callback);

  function1 (test);
  function1 (test);

  return 0;
}