如何将类对象从 Rcpp 模块传回 C++？

Question

我有一个使用 Rcpp 模块向 R 公开的 C++ 代码库。具体来说，我使用了一种接口模式，其中我公开的类实际上是底层对象之上的一个抽象层，即实现。

我正在处理的类也相互交互，并且具有将对象的共享指针作为参数的方法。我无法找出将这些方法暴露给 R 的正确方法。

例如，这里有一些代码。 TestClass::combine 方法接受一个指向另一个 TestClass 对象的指针并使用它来处理。当我尝试编译这段代码时，当我将相应的接口方法ITestClass::combine 添加到模块时，会出现编译器错误（见下文）。

实施：

class TestClass
{
public:
    TestClass(int const& n, double const& x)
        : n(n), x(x)
    {}

    const double get_x() {
        return x;
    }

    double combine(std::shared_ptr<TestClass> obj) {
        return x + obj->get_x();
    }

protected:
    int n;
    double x;
};

界面：

//' @export ITestClass
class ITestClass
{
public:
    ITestClass(int const& in_n, double const& in_x)
        : impl(in_n, in_x)
    {}

    double get_x() {
        return impl.get_x();
    }

    double combine(ITestClass obj) {
        return impl.combine(obj.get_object_ptr());
    }

    std::shared_ptr<TestClass> get_object_ptr() {
        std::shared_ptr<TestClass> ptr(&impl);
        return ptr;
    }

private:
    TestClass impl;
};

RCPP_MODULE(RTestClassModule)
{
    class_<ITestClass>("ITestClass")
        .constructor<int, double>()
        .method("get_x", &ITestClass::get_x, "get_x")
        .method("combine", &ITestClass::combine, "combine"); // this line errors out
}

我得到的错误示例：

    In file included from C:/Rlib/Rcpp/include/Rcpp/as.h:25,
                    from C:/Rlib/Rcpp/include/RcppCommon.h:168,
                    from C:/Rlib/Rcpp/include/Rcpp.h:27,
                    from interface1.cpp:2:
   C:/Rlib/Rcpp/include/Rcpp/internal/Exporter.h: In instantiation of 'Rcpp::traits::Exporter<T>::Exporter(SEXP) [with T = testpkg::ITestClass; SEXP = SEXPREC*]':
   C:/Rlib/Rcpp/include/Rcpp/as.h:87:41:   required from 'T Rcpp::internal::as(SEXP, Rcpp::traits::r_type_generic_tag) [with T = testpkg::ITestClass; SEXP = SEXPREC*]'
   C:/Rlib/Rcpp/include/Rcpp/as.h:152:31:   required from 'T Rcpp::as(SEXP) [with T = testpkg::ITestClass; SEXP = SEXPREC*]'
   C:/Rlib/Rcpp/include/Rcpp/InputParameter.h:34:43:   required from 'Rcpp::InputParameter<T>::operator T() [with T = testpkg::ITestClass]'
   C:/Rlib/Rcpp/include/Rcpp/module/Module_generated_CppMethod.h:111:69:   required from 'SEXPREC* Rcpp::CppMethod1<Class, RESULT_TYPE, U0>::operator()(Class*, SEXPREC**) [with Class = testpkg::ITestClass; RESULT_TYPE = double; U0 = testpkg::ITestClass; SEXP = SEXPREC*]'
   C:/Rlib/Rcpp/include/Rcpp/module/Module_generated_CppMethod.h:109:10:   required from here
   C:/Rlib/Rcpp/include/Rcpp/internal/Exporter.h:31:31: error: no matching function for 
call to 'testpkg::ITestClass::ITestClass(SEXPREC*&)'
          Exporter( SEXP x ) : t(x){}
                                  ^
   interface1.cpp:17:5: note: candidate: 'testpkg::ITestClass::ITestClass(SEXP, const int&, const double&)'
        ITestClass(SEXP in_date, int const& in_n, double const& in_x)
        ^~~~~~~~~~
   interface1.cpp:17:5: note:   candidate expects 3 arguments, 1 provided
   interface1.cpp:14:7: note: candidate: 'constexpr testpkg::ITestClass::ITestClass(const testpkg::ITestClass&)'
    class ITestClass
          ^~~~~~~~~~
   interface1.cpp:14:7: note:   no known conversion for argument 1 from 'SEXP' {aka 'SEXPREC*'} to 'const testpkg::ITestClass&'
   interface1.cpp:14:7: note: candidate: 'constexpr testpkg::ITestClass::ITestClass(testpkg::ITestClass&&)'
   interface1.cpp:14:7: note:   no known conversion for argument 1 from 'SEXP' {aka 'SEXPREC*'} to 'testpkg::ITestClass&&'

如何定义 ITestClass::combine 以便可以从 R 中调用它？

Answer 1

我找到了一个更好的解决方案，它具有combine 的首选接口，并且似乎不会遇到垃圾收集问题。

几点：

• 因为底层 API 广泛使用共享指针，而不是在 impl 中存储 TestClass 对象，我存储了 std::shared_ptr<TestClass>。这是直接引用的，而不是从头开始创建新的共享 ptr（当它们被销毁时会导致 R 崩溃）。
• 我利用了从 Rcpp 模块返回的 refclass 对象的内部结构。特别是，它有一个 .pointer 成员，它是指向底层 C++ 对象的指针。所以我可以取消引用它来获得impl 成员。

新界面：

//' @export ITestClass2
class ITestClass2
{
public:
    ITestClass2(int const& in_n, double const& in_x)
        : impl(in_n, in_x))
    {}

    double get_x()
    {
        return impl->get_x();
    }

    double combine(Environment obj)
    {
        SEXP objptr = obj[".pointer"];
        ITestClass2* ptr = (ITestClass2*) R_ExternalPtrAddr(objptr);
        return impl->combine(ptr->get_object_ptr());
    }

// this doesn't need to be seen from R
protected:
    std::shared_ptr<TestClass> get_object_ptr()
    {
        return impl;
    }

private:
    std::shared_ptr<TestClass> impl;
};

RCPP_MODULE(RTestClassModule2)
{
    class_<ITestClass2>("ITestClass2")
        .constructor<int, double>()
        .method("get_x", &ITestClass2::get_x, "get_x")
        .method("combine", &ITestClass2::combine, "combine")
    ;
}

在 R 中调用如下：

obj <- new(ITestClass2, 1, pi)
obj2 <- new(ITestClass2, 2, exp(1))
obj$combine(obj2)

Answer 2

编辑：查看更好的答案here

我发现了一个相当笨拙的解决方案，它涉及直接调用 R 外语 API：

class ITestClass {

    ...

    double combine(SEXP obj) {
        TestClass* ptr = (TestClass*) R_ExternalPtrAddr(obj);
        std::shared_ptr<TestClass> sptr(ptr);
        return impl.combine(sptr);
    }

    Rcpp::XPtr<TestClass> get_object() {
        return Rcpp::XPtr<TestClass>(&impl);
    }
}

obj1 <- new(ITestClass, 1, pi)
obj2 <- new(ITestClass, 2, -0.1)

obj1$combine(obj2$get_object())
# [1] 3.041593

这不是很好有几个原因：

• 在 R 端，我必须将 obj$get_object() 作为参数传递给 combine，这非常不直观
• 我看到answers noting 认为Rcpp::XPtr 和std::shared_ptr 不能很好地协同工作，因为它们都试图管理指向的内存

希望有更好的解决方案。