C++ 库的 C 包装器 - 继承呢？

Question

所以我已经阅读了Developing C wrapper API for Object-Oriented C++ code 并且我喜欢我在我的库中采用的方法 - 每个对应的 C++ 类的不透明句柄；避免使用void*

但现在，我面临着关于“接口”和基类的思考。例如，我有一个“通道”类的类层次结构——“通道”的基类和派生的具体类，例如串行通信、内存缓冲区、套接字等。

所以我有：

typedef struct serial_channel serial_channel;
typedef struct socket_channel socket_channel;
typedef struct memory_channel memory_channel;

serial_channel* create_serial_channel();
socket_channel* create_socket_channel();
memory_channel* create_memory_channel();

但我希望能够将其中任何一个传递给函数以将其与“设备”对象相关联：

void associate_device_with_channel(device*, channel*);

在 C++ 中很容易，因为它理解基类。如何在 C 包装库中处理这个问题 - C 中的 channel 是什么类型？

我唯一能想到的是，我必须求助于 void* 来表示一个基类？

typedef void* channel;
void associate_device_with_channel(device*, channel*);

它有效，但可以让我传递 any 指针吗？

另一方面，我可以编写一组与派生通道类匹配的函数：

void associate_device_with_serial_channel(device*, serial_channel*);
void associate_device_with_socket_channel(device*, socket_channel*);
void associate_device_with_memory_channel(device*, memory_channel*);

很冗长，如果我要添加新的频道类型，我也必须在界面中添加新的功能。

我是否缺少某种中间立场？ - 像单个函数，但不是 void*？

Answer 1

没有完美的方法。您正在尝试使您的函数采用 some 不透明句柄（具有适当基类的句柄）但不是 any 句柄类型（void* 会接受），并且在 C 语言中没有这样的东西。

如果你愿意，你可以提供一个函数，它接受serial_channel* 并返回channel*，另一个是channel 的子类。这使您远离不安全的 C 转换，并且不需要 numfuncs*numderivedclasses 不同的 channel-taking 函数。

就我个人而言，我只想void* 它。毕竟，他们使用的是 C……很明显，他们并不太关心他们的语言是否能保证他们的安全。

Answer 2

首先，我会像这样设置我的结构：

typedef void base_class;
struct base_class_impl
{
    // base class member variables go here
}
struct derived_class
{
    // base class must come first in the derived struct
    struct base_class_impl base;
    // derived class member variables go here
}

然后，我会将指向 base_class 的指针作为函数的参数：

int base_class_get_count(base_class *b);

而且我总是会在函数开始时进行转换：

int base_class_get_count(base_class *b)
{
    struct base_class *base = (struct base_class *)b;
    // Operate on the object now
}

这使得base_class_get_count() 甚至可以在派生类型的对象上工作。缺点是它不允许派生类型覆盖方法 - 您必须更进一步，实现您自己的函数指针表，API 调用（如base_class_get_count）根据表中的条目。

Answer 3

如果您只针对 GCC 或 Clang（如果您针对 Visual Studio，我怀疑您不会打扰 C），您的选择之一是创建一个具有非标准 __transparent_union__ 属性的联合以列出函数可以接受的类型。接受具有__transparent_union__ 属性的联合参数的函数将接受该联合或其中包含的任何类型。

union associable_channel
{
    channel* a;
    serial_channel* b;
    socket_channel* c;
    memory_channel* d; 
} __attribute__((__transparent_union__));

void associate_device_with_channel(union associable_channel chan);

serial_channel* serial;
socket_channel* socket;
memory_channel* mem;
associate_device_with_channel(serial);
associate_device_with_channel(socket);
associate_device_with_channel(mem);