是否可以将 C 风格的 api 回调/处理程序改编为 C++ 以进行与类相关的动态创建？

Question

假设我们有一些像这样的 C 风格 API：

 void register_callback(target, callback_function);

，其中target 是某种对象，例如一个服务器，call_back 必须是一个函数指针。

现在我们要适应（更准确地说，添加一个包装层。我们无法访问底层 C 代码，因为它是一个第三方库）这个 API 到 C++。我们想要 OOP，所以我们把目标变成了一个类：

class Target {
  Target(): target() { register_callback(target, callback_function_member) }
  private:
    target_t target;
    void callback_function_member (param_t parameter) { /* a set of things to do with the members */ }
    // other members
}

我们可能想让回调成为上面的成员函数，因为它（在某些情况下）与实例密切相关。但这行不通。没有办法将成员函数改编为函数指针（参见，例如Pointers to Member Functions）。

我在互联网上找到的所有解决方案（包括上一个）都只处理只有一个实例负责这项工作的情况。在那里我们可以专门编写一个包装函数（参见1）或一个包装类的静态函数。

问题是，如果我们想要多个实例，而且还要动态创建它们怎么办？您可以为每个实例编写一个包装函数或类，例如

Target *pTarget;
void wrapper(param_t parameter) {
  pTarget->callback_function_member(parameter);
}
int main() {
  Target myTarget();
  pTarget = &myTarget();
  myTarget.register(wrapper);
  // some work
  return 0;
}

但是您不能为每个动态创建的实例手动编写函数。而且似乎不可能将任何类型的信息传递给全局函数（例如，将实例存储在全局容器中，但是在调用时如何传递索引？）。

std::bind 接近解决方案（我不知道它的存在），但关键问题是std::bind 的返回值不能转换为函数指针。使用target<type_of_function_pointer>() 的std::function 得到nil，因为类型不匹配。当我假装它是一个函数指针并直接传递它时，就会发生段错误。

这可能吗？还是我的目标被误导了？处理这个问题的规范方法是什么？

Answer 1

如果你真的需要 C 风格的回调，即通过常规函数指针调用目标回调，那么处理这个问题的规范方法是将实际回调实现为“常规”（非成员或静态成员）函数并将对象指针作为额外参数传递给它

class SomeClass {
  ...
  void member_callback(int param1, double param2) { ... }
  static void static_callback_wrapper(int param1, double param2, void *user_param) {
    return static_cast<SomeClass *>(user_param)->member_callback(param1, params2);
  }
};

现在，如果你有一个对象

SomeClass some_object;

并且您想将此回调与此对象一起使用，在某些外部算法中，您将指向 SomeClass::static_callback_wrapper 的指针作为回调传递，并将指向 some_object 的指针作为“void * opaque user-specified data”传递给那个算法。当然，算法在实现时必须考虑到用户指定的数据——它必须将从外部传递的 void * 指针转发回回调。

例如，这是 pthreads 库中遵循的约定 pthread_create (http://man7.org/linux/man-pages/man3/pthread_create.3.html)。您传递给该函数的回调是void *(*start_routine) (void *)，并且“用户指定的数据”通过最后一个void *arg 参数传递。线程函数将作为start_routine(arg) 调用，从而将该用户指定的指针转发回回调。

在非标准qsort_r 函数（http://linux.die.net/man/3/qsort_r）中使用相同的约定。基本上，将这种“不透明的用户指定数据”转发机制包含到每个使用 C 样式回调的实现中是一种很好的编程实践。

所有这些都适用，你确实需要符合 C 风格的回调接口。在纯 C++ 中，您还有其他更灵活的机会。您可以用std::function 对象表示回调（作为一种可能性），只需将成员函数的隐式this 参数绑定到要用于回调的对象，从而将它们变成“普通”函数。

void some_algorithm(std::function<void ()> callback) {
   ...
   callback();
   ...
   callback();
   ...
}

class SomeClass {
  void foo() {}
};

int main() {
  SomeClass object;
  some_algorithm(std::bind(&SomeClass::foo, &object));
}