从 D 调用 C++

Question

我已经阅读了解释如何从 D 调用 C++ 的文档：http://dlang.org/cpp_interface.html。然而，有几件事对我来说不是很清楚。

以D网站提供的例子为例：

#include <iostream>

using namespace std;

class D {
   public:
   virtual int bar(int i, int j, int k)
   {
       cout << "i = " << i << endl;
       cout << "j = " << j << endl;
       cout << "k = " << k << endl;
       return 8;
   }
};

D *getD() {
   D *d = new D();
   return d;
}

然后可以从 D 调用 C++ 类，如下所示：

extern (C++) {
    interface D {
        int bar(int i, int j, int k);
    }

    D getD();
}

void main() {
   D d = getD();
   d.bar(9,10,11);
}

我不太清楚 C++ 对象是如何被删除的。 D 垃圾收集器是否在 C++ 对象上调用 delete，或者我们是否需要提供一个“删除器”函数来删除对象并从 D 中手动调用它？在我看来，如果我向 C++ 类添加一个析构函数，它就永远不会被调用。我还注意到 C++ 类必须以与在 D 接口中声明的顺序完全相同的顺序声明成员函数（例如，如果我在 bar() 方法之前添加析构函数，则无法从 D 调用 C++ 对象，但是如果在 bar() 方法之后声明了析构函数，则一切正常）。

如果D接口定义为：

extern(C++){
   interface D{
       int bar();
       int foo();
   }
}

对应的C++类由下式给出：

class D{
public:
   virtual int bar(){};
   virtual int foo(){};

};

如何保证 C++ 虚方法 vtbl 将按照与 D 接口中声明的方法相同的顺序创建。对我来说，对此没有任何保证。换句话说，我们如何确定 D::bar() 将位于 vtbl 中的第一个位置？这不依赖于实现/编译器吗？

Answer 1

我不希望 D 的垃圾收集器知道如何释放 C++ 对象。这意味着（至少）D 运行时：

1. 对 C++ 运行时做出假设，即如何删除 C++ 对象
2. 其他 C++ 代码不再需要该对象

我确定您必须提供另一个 C++ 函数来调用传递给它的对象。事实上，许多 C++ 库（即使也从 C++ 中使用）在从库内部调用构造函数的情况下具有相同的模式。即使在直接 C 中，在一个 dll/exe 中分配内存并在另一个中释放它通常也是一个坏主意。如果两个二进制文件不共享同一个运行时库，这可能会很糟糕。

Answer 2

实现的具体方式是 D 对象简单地具有一个与 C++ 兼容的 vtable。所以只有它上面的虚函数起作用，而且由于表是按索引排列的，所以它们必须以相同的顺序出现。

D 对 C++ 构造函数、析构函数或任何其他特殊方法一无所知，但如果它们是虚拟的，它可以丢弃 vtable。

我现在编写了一个名为 dtoh 待审核的快速小程序，它可以帮助从 D 源代码自动生成 C++ 头文件，以保持简单。它还没有完成，但无论如何它可能会有所帮助： https://github.com/adamdruppe/tools/blob/7d077b26d991dd5705e834900f66bea737a233b2/dtoh.d

首先编译它，dmd dtoh.d，然后从你的 D 文件中生成 JSON：dmd -X yourfile.d，然后运行dtoh yourfile.json，它应该会输出一个可用的 yourfile.h。但就像我说的，它还没有完成，还在等待对整体设计的审查，所以它可能会很糟糕。不过，您始终可以做您现在正在做的事情并自己做。

无论如何，在 D 中看到的对象就像 C++ 中的 Class*。你总是通过指针传递它，所以从来没有进行过构造或复制构造。

D 和 C++ 也不了解彼此的内存分配系统。我遵循的规则是你的图书馆创造的任何东西，你的图书馆应该能够摧毁。因此，如果您的 C++ 程序更新了它，请确保它在 C++ 中也被删除。您在 D 中创建并传递给 C++ 的任何对象也应被 D... 销毁，您可能需要手动执行此操作。如果您的 C++ 函数保留对 D 对象的引用，但在 D 中没有一个，它可能会被垃圾回收！因此，您要么希望确保在 D 中始终有一个在对象的生命周期内存在的引用，要么自己使用 malloc 和 free 等函数创建一个销毁它。​​

我不喜欢让调用者使用通用的 free()，因为版本不一定匹配。我说总是从你的图书馆提供一种方法来释放东西。即使它的实现只是 free(ptr);，提供您自己的函数也会明确表明应该使用它，并为您提供防止此类不匹配的保护。

Answer 3

您需要在 D 类中添加一个调用 c++ 删除运算符的方法。或者，您可以使用全局销毁方法。

另外，不要忘记任何与其他语言的接口都必须声明为 extern "C" 以避免编译器函数名称错误。

#include <iostream>

using namespace std;

class D {
   public:
   virtual int bar(int i, int j, int k)
   {
       cout << "i = " << i << endl;
       cout << "j = " << j << endl;
       cout << "k = " << k << endl;
       return 8;
   }

   // option 1
   virtual void destroy()
   {
       delete this;
   }
};

extern "C"
D *getD() {
   D *d = new D();
   return d;
}

// option 2
extern "C"
void killD(void* d) {
   delete d;
   return;
}

然后在你的d代码中你需要创建一个调用destroy方法的范围子句。

Answer 4

由于您的问题标题为“从 D 调用 C++”，我假设您正在尝试 interface to C++。

D 垃圾收集器是在 C++ 对象上调用 delete，还是我们需要提供一个“删除”函数来删除对象并从 D 中手动调用它？

“C++ 对象”我假设您的意思是使用new 运算符分配的对象。 D 不知道使用 C++ new 运算符创建的 C++ 对象。因此，每当您需要删除由 C++ 分配的对象时，您必须提供自己的代码来释放内存。

D 中的 C++ 支持非常有限，这是有充分理由的。 - 完整的 C++ 支持意味着一个成熟的 C++ 编译器（带有 C++ 预处理器）应该包含在 D 编译器中。这将使 D 编译器的实现更加困难。

我还注意到，C++ 类必须以与在 D 接口中声明的顺序完全相同的顺序声明成员函数（例如，如果我在 bar() 方法之前添加析构函数，则无法从D，但是如果在 bar() 方法之后声明了析构函数，一切正常）。

在这种特殊情况下，我相信您首先编写 C++ 类，记住它将在 D 项目中使用，然后您编写 D 接口。 D 接口应该与 C++ 类中的方法紧密匹配，因为 D 编译器将生成与 C++ 兼容的virtual table。

C++ 支持将会改进，但 D 极不可能完全支持 C++。已完成支持 C++ 命名空间的工作（D 社区要求的一项改进）。

由于 D 完全支持 C，最好的办法是将复杂的 C++ 代码“扁平化”为 C，其方式类似于文章“Mixed C and C++”中的做法。很久以前，我使用类似的方法从 Delphi 调用 C++ 方法。