Question

我有一些返回std::function的C ++代码。我想从一些C代码中调用它。这可能吗？作为一个例子，我有以下代码：

typedef std::function<int(int)> AdderFunction;

AdderFunction makeAdder(int amount) {
    return [amount] (int n) {
        return n + amount;
    };
}

extern "C" {
    AdderFunction makeCAdder(int amount) {
        return makeAdder(amount);
    }
}

clang++ -std=c++11 test.cpp会产生以下警告：

'makeCAdder' has C-linkage specified, but returns user-defined type 'AdderFunction' (aka 'function<int (int)>') which is incompatible with C

我理解为什么会发生这种情况，但想知道是否有一种模式可以实现这一目标？

Answer 1

C / C ++之间最便携的接口方法是使用指针在语言之间传递数据，并使用非成员函数进行函数调用。

.h文件：

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

   // Declare the struct.
   struct Adder;

   // Declare functions to work with the struct.
   Adder* makeAdder(int amount);

   int invokeAdder(Adder* adder, int n);

   void deleteAdder(Adder* adder);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

在.cpp文件中实现它们：

#include <functional>

typedef std::function<int(int)> AdderFunction;
struct Adder
{
   AdderFunction f;
};

AdderFunction makeAdderFunction(int amount) {
    return [amount] (int n) {
        return n + amount;
    };
}

Adder* makeAdder(int amount)
{
   Adder* adder = new Adder;
   adder->f = makeAdderFunction(amount);
   return adder;
}

int invokeAdder(Adder* adder, int n)
{
   return adder->f(n);
}

void deleteAdder(Adder* adder)
{
   delete adder;
}

Answer 2

无法从C调用std::function，因为C不支持所需的语言功能。 C没有模板，访问修饰符，可调用对象，虚拟方法或std::function可以在引擎盖下使用的任何其他内容。你需要提出一个C可以理解的策略。

其中一种策略是将std::function复制/移动到堆中并将其作为不透明指针返回。然后，您将通过C ++接口提供另一个函数，该函数接受该不透明指针并调用它包含的函数。

// C side
struct function_opaque;
int call_opaque(struct function_opaque*, int param);

// C++ side
extern "C" {
    struct function_opaque {
        std::function<int(int)> f;
    };

    int call_opaque(function_opaque* func, int param) {
        return func->f(param);
    }
};

当然，这会带来对内存管理的影响。

Answer 3

您需要将typedef放在extern "C"块中最小（以使其以C ++编译）。但是，我不确定它是否会起作用。从C开始的工作只是使用普通函数指针，例如

extern "C" {
using AdderFunction = int(int);
// old-style: typedef int(*AdderFunction)(int);
}

编辑：如果您正在使用提供std::function个对象的API，则可以使用std::function::target()方法获取它引用的（C-callable）原始函数指针。

using AdderFunction = std::function<int(int)>;
extern "C" {
using CAdderFunction = int(int);
CAdderFunction makeCAdder(int amount)
{
        return makeAdder(amount).target<CAdderFunction>();
}
}

Answer 4

另一种解决方案是将std::function拆分为指向闭包的指针和指向成员函数的指针，并将三个内容传递给想要调用lambda的C函数：

知道如何在闭包类型上安全地调用函数的C ++函数的地址
闭包指针（不安全地转换为void *）
成员函数指针（隐藏在包装器结构中并且也转换为void *）

这是一个示例实现。

#include <functional>
#include <iostream>

template<typename Closure, typename Result, typename... Args>
struct MemberFunctionPointer
{
    Result (Closure::*value)(Args...) const;
};

template<typename Closure, typename Result, typename... Args>
MemberFunctionPointer<Closure, Result, Args...>
member_function_pointer(
    Result (Closure::*const value)(Args...) const)
{
    return MemberFunctionPointer<Closure, Result, Args...>{value};
}

template<typename Closure, typename Result, typename... Args>
Result
call(
    const void *const function,
    const void *const closure,
    Args... args)
{
    return
        ((reinterpret_cast<const Closure *>(closure))
        ->*(reinterpret_cast<const MemberFunctionPointer<Closure, Result, Args...>*>(function)->value))
        (std::forward<Args>(args)...);
}

来自C方的示例用法：

int
c_call(
    int (*const caller)(const void *, const void *, int),
    const void *const function,
    const void *const closure,
    int argument)
{
    return caller (function, closure, argument);
}

C ++方面的示例用法：

int
main()
{
    int captured = 5;
    auto unwrapped = [captured] (const int argument) {
        return captured + argument;
    };
    std::function<int(int)> wrapped = unwrapped;

    auto function = member_function_pointer(&decltype(unwrapped)::operator());
    auto closure = wrapped.target<decltype(unwrapped)>();
    auto caller = &call<decltype(unwrapped), int, int>;
    std::cout
        << c_call(
            caller,
            reinterpret_cast<const void *>(&function),
            reinterpret_cast<const void *>(closure),
            10)
        << '\n';
}

包装器结构的原因是你不能将成员函数指针转换为void *或任何其他对象指针类型，甚至不能使用reinterpret_cast，所以我们传递成员函数指针的地址。您可以选择将MemberFunctionPointer结构放在堆上，例如使用unique_ptr，如果它需要比这个简单示例中的寿命更长。

您也可以将这三个参数包装在C端的单个结构中，而不是单独传递它们：

struct IntIntFunction
{
    int (*caller)(const void *, const void *, int);
    const void *function;
    const void *closure;
};

#define INVOKE(f, ...) ((f).caller((f).function, (f).closure, __VA_ARGS__))

int
c_call(IntIntFunction function)
{
    return INVOKE(function, 10);
}

Answer 5

此解决方案的问题是当您使用参数值调用makeAdder时..无法解决但我发布以防万一其他人可以..

template <typename FunctionPointerType, typename Lambda, typename ReturnType, typename ...Args>
inline FunctionPointerType MakeFunc(Lambda&& lambda, ReturnType (*)(Args...))
{
    thread_local std::function<ReturnType(Args...)> func(lambda);

    struct Dummy
    {
        static ReturnType CallLambda(Args... args)
        {
            return func(std::forward<Args>(args)...);
        }
    };

    return &Dummy::CallLambda;
}

template <typename FunctionPointerType, typename Lambda>
FunctionPointerType MakeFunc(Lambda&& lambda)
{
    return MakeFunc<FunctionPointerType, Lambda>(std::forward<Lambda>(lambda), FunctionPointerType());
}


typedef int(*AdderFunction)(int);

AdderFunction makeAdder(int amount) {
    return MakeFunc<int(*)(int)>([amount] (int n) {
        return n + amount;
    });
}

extern "C" {
    typedef int(*CAdderFunction)(int);

    CAdderFunction makeCAdder(int amount)
    {
        return makeAdder(amount);
    }
}

它的工作原理是将lambda存储为本地线程std::function。然后返回一个指向静态函数的指针，该函数将使用传入的参数调用lambda。

我考虑过使用unordered_map并跟踪每个makeAdder调用，但是您无法从静态上下文中引用它。

我可以从C调用std :: function吗？

5 个答案: