用 C 编写的 DLL 与用 C++ 编写的相同答案

【问题标题】：DLL written in C vs the same written in C++用 C 编写的 DLL 与用 C++ 编写的相同
【发布时间】：2013-05-19 18:40:56
【问题描述】：

我今天正在和一位同事讨论。他声称用 C 语言编写 DLL 将允许以任何语言编写的任何其他应用程序使用该 DLL。但是，如果该 DLL 是用 C++ 编写的，那么可以使用该 DLL 的应用程序的数量是有限的（可能是因为语言限制）。

他说的对吗？
如果您要编写一个 DLL，该 DLL 应该由用各种语言编写的各种应用程序使用（但在同一平台上；让我们暂时忘记可移植性），您会用 C/C++ 编写它吗？为什么?

我希望这个问题不是Gorilla vs. Shark 那种问题。如果是，请关闭它。

【问题讨论】：

我的 OneJoker 库是用 C 编写的，可以在 Linux 和 Windows 上从 C、C++、Java 和 Python 调用。这相当简单，因为 Java 的 JNI 和 Python 的 ctypes 模块都设计用于 C，而不是 C++。 C++ 引入了许多依赖项，破坏了外部函数名称，等等。只是我的经验。
如果需要导出 C 接口，可以extern "C"。关于第二个问题，您想查看 COM 对象（任何东西都可以使用它们，这就是重点）。

标签： c++ c dll code-reuse

【解决方案1】：

1) 如果 DLL 提供的 INTERFACE 确实是 C++ 接口，那么是的，它使其他语言很难（如果不是不可能）与 DLL 进行交互。

C++ 的接口比 C 更复杂，因为类的结构更复杂（this 指针被传递，虚函数指针/VTABLE 布局）和异常处理（被调用的代码必须处理事实异常以某种方式发生，为此，代码需要能够“展开”引发异常的代码的调用堆栈并销毁途中创建的任何对象，直到找到catch -如果 DLL 中的调用堆栈中不存在该问题，您将遇到问题 - 这种展开不是 C++ 标准的一部分，因为该标准不希望限制处理器需要/应该实现 C++ 的架构和特性超过必要）。在 DLL 中捕获异常将解决这里的问题。

换句话说，如果调用代码的语言不是 C++ [并且可能来自同一供应商]，则需要对调用它的任何语言对 C++ 进行一些处理。这可能会变得相当复杂。

任何 C++ 对象都需要在调用代码中从/到相关语言进行翻译。对于与 C 相同的基本类型，这通常不是问题，但类、结构等必须与本地语言兼容的内容进行匹配。

另一方面：C 函数很容易与之交互：将参数放入堆栈，调用函数，并在返回时清理参数。没有什么奇怪的事情发生，没有隐藏的函数参数，也不需要展开堆栈。唯一轻微的复杂性是函数返回 struct（大于一定大小） - 但这是 C 中的一个非常特殊的情况。C 的“对象”要简单得多，并且大多数语言都有与基本 C 对应的类型语言类型（但是 C 风格的 struct 仍然会导致一些有趣的问题，如果“巧妙地”使用 union 可能是一个真正的挑战）。

2) 选择语言是一项复杂的工作，它在很大程度上取决于 DLL 应该如何使用或它应该提供什么样的接口，以及它本身应该连接到哪些接口 - 如果你的 DLL 是接口到另一个 C++ DLL（或其他一些 C++ 代码），那么您可能想要使用 C++。但是有一些方法可以生成具有 C 接口的 C++ DLL，方法是使用 extern "C" 作为接口函数（并确保没有任何东西 throws 越过“C”的墙，因为这肯定会导致问题）。

结论： 显然，通过将接口限制为“仅使用 C++”，那么任何使用 C、Python 或 Lisp 库（所有这些都可能相当容易地调用 C 函数）的人都会变得更加复杂，用户将必须将 C++ 代码包装在 C 语言包装器中。是的，这是可以做到的，并且当一些非常好的 C++ 库可用时经常使用，有人想要连接到具有可用 C 样式接口的语言。它与“在 DLL 中提供 C 到 C++ 接口”几乎相同的解决方案，只是它不是由 DLL 的生产者提供的。

【讨论】：

哇，我不知道异常会造成这样的问题！如果异常被 DLL 函数本身捕获怎么办？在这种情况下，调用者不需要做任何事情对吗？
IMO 这个答案有点误导。堆栈展开是被调用函数的责任，而不是调用者的责任，因为调用者从不知道函数内部发生了什么。跨语言传递对象无论如何都不起作用，因为无论如何您都必须在语言之间翻译对象。 C 处理不太复杂的对象，因此开销较小，但仍然必须这样做。在 C++ 中具有“隐藏”参数是调用约定的一部分。你必须知道这一点，就像你必须知道 C 中的名字前面有一个 '_'。
@Devolus：好的，我会改写一下。

【解决方案2】：

大多数语言都提供了一种（简单的）方法来从 DLL 调用 C 函数。 C++ 的情况并非如此，因为 C++ ABI（C++ 函数的二进制接口）是特定于供应商的。

此外，几乎不可能与使用高级 C++ 构造（如模板或 STL）的 C++ DLL 进行交互。

但是，您的 DLL 的内容可以用 C++ 编写，您只需确保您的接口符合 C 标准。为此，请不要在接口中使用 C++ 结构，并在声明中加上：

#ifdef __cpluscplus
extern "C" {
#endif

/* You declarations here */

#ifdef __cpluscplus
}
#endif

...这样，您可以使用 C 接口包装您的 C++ 库。

编辑：正如 Mats Petersson 所写，不要忘记确保在包装器中处理所有可能的 C++ 异常。

【讨论】：

这个 C 包装器一般会被认为是杂乱无章的吗？因为除非底层 C++ 代码使用 STL 和模板等非常复杂，否则我觉得将代码重构为 C 会更好。我说的对吗？
不，我不这么认为。您的底层代码可能使用高级 C++ 概念，实现算法，使用高级 C++ 库，但它的接口可以非常简单，例如简单的启动/停止函数以及将一些缓冲区作为参数并返回一些缓冲区的函数，并封装数据在 JSON、XML 或 protobuf 数据块中。
它认为这正是封装的作用。使用简单的界面隐藏高级处理...但是这取决于您的库。如果你的 DLL 需要提供 utility 功能并且有非常丰富的 API 可以导出到外部世界，你可能需要重新考虑以跨语言的方式使用这个 DLL 或者尝试像 SWIG 之类的库（ swig.org)。

【解决方案3】：

每种语言都有自己的特性，例如调用约定、堆栈设置和其他内容。每当您尝试处理跨越语言边界的函数调用时，您都必须处理这个问题。编译器通常支持多种调用约定，因此您必须确保定义和编译正确，然后您可以使用任何语言与其他模块进行通信。从一种语言或另一种语言来看，这样的说法是更容易或更难做到这一点是不正确的，因为你总是不得不在某个时候处理这个问题。

我选择最适合我的任务的语言，而不是相反。当我编写 GUI 应用程序时，我通常使用 Java，因为它让我可以专注于解决方案而不是跟踪内存。 :) 当我想要性能时，我使用 C 或 C++ 甚至汇编程序，所以语言的选择取决于我打算用它做什么或我的环境看起来如何。

【讨论】：