如何在 C 中公开 C++ 函数指针？

Question

我在 C++ 中定义了两种类型的函数指针，如下所示：

typedef void(*CallbackFn)(bool, std::string, py::array_t<uint8_t>&);
typedef std::function<void(std::string)> LogFunction;
Class Core{
...
void myfunc1(LogFunction lg1, CallbackFn callback, int x, std::string y);
};

我希望能够在 C 中公开它们，但我似乎找不到这样做的方法。我的第一次尝试是将这些转换为 asvoid*然后将它们重新转换回它们的实际类型。但这似乎是个坏主意。所以我对如何进行这种转换一无所知。
此外，我需要提出的解决方案至少应该可以使用 C++11。

更新：

非常感谢您的回答。但是，我需要添加更多解释作为我所追求的。我知道extern "C"并且实际上这些C++功能已经在我的DLL. 但是，我遇到的问题是在 C 和 C++ 之间来回传递函数指针。
一种方法是以 C 可以直接使用的方式定义函数指针。我需要更改例如：

typedef void(*CallbackFn)(bool, std::string, py::array_t<uint8_t>&);
typedef std::function<void(std::string)> LogFunction;

到它的 C 兼容之一：

typedef void(*CCallbackFn)(bool, char*, int, unsigned char, int length);
typedef void(*CLogFunction)(char* string, int length);

并改用这些。但是，这样做的缺点是，C++ 客户端也使用 DLL，这会妨碍将 C++ 的所有内容更改为与 C 兼容，这样做会失去 C++ 的优势。
相反，我想出了第二种方法。C++ 保持不变，但对于 C 链接和通过 C API 与其他语言交互，我自己进行转换。
那就是他们使用 C 风格，然后我在实现部分将其转换回 C++。为了进一步简化这一点，我也在 C++ 部分设计了一些默认值。意思是，假设缺少一个更好的例子，实例需要一个回调函数来记录发生的任何事情。我定义了一个回调函数，以防它不是由用户提供的，并为 C API 创建了两个函数，具体类似于以下内容：

typedef void(*CCallbackFn)(bool, char*, int, unsigned char, int length);
typedef void(*CLogFunction)(char* string, int length);

例如，客户端可以使用 get_default_log_callback 并使用其返回到set_log_call_back. 基本上这里的想法是能够使用 C++ 已经定义的资产。我被困在这个转换过程中，如何将这种回调指针转换为 C 兼容类型（就像我展示的那样，例如，将指针强制转换为 void* 并编写一个接受 void* 的 C 包装器真的很容易然后将其重新转换为正确的类型。

我也想知道这种情况，以及这是一种好的做法还是不好的做法。

问题二：

另外我想知道是否可以从例如CCallbackFn和CallbackFn?
假设我有一个形式的函数（例如我的 C 函数）CCalbackFn，但我想最终以CallbackFn形式形式使用它（更改它并调用接受的底层 C++ CallbackFn）？这可能吗 ？

Answer 1

C 不做/不能处理 C++ 名称修改（也不是与 C 类型不同的 C++ 类型）。你不能在暴露给 C 的任何东西中使用非 POD 类型（以及涉及在 C 中不可用的类型的普通函数指针）。你需要使用extern "C"暴露的东西，禁用名称修改（或者更确切地说，使用任何命名约定/修改你的C 编译器使用的当前平台）。

简而言之：extern "C"用于必须可从 C 调用的任何内容，并确保以这种方式公开的任何内容仅使用您可以在 C 中编写/使用的类型。

Answer 2

我最终提出了自己的解决方案，我自己将其称为“委托回调”方法！这里的想法是，您不直接使用 C 回调，而是创建一个转移，创建一个中间回调来充当两个 API 之间的转换器。例如，假设我的 C++ 类有一个仅接受具有以下签名的回调的方法：

typedef void(*CallbackFn)(bool, std::string, py::array_t<uint8_t>&);

现在我们想将其公开给 C，这是我们的 C 回调签名：

typedef void(*CCallbackFn)(bool, const char*, unsigned char*, int rows, int cols);

现在我们如何从第一个转到第二个，反之亦然？我们在类型为 的 C++ 类中创建一个新的回调CallbackFn，并在其中执行 C 回调。因此，使用间接调用，我们可以轻松解耦 C 和 C++ API 之间的签名，并使用最适合各自的签名。

为了使其更具体，我们需要这样的东西：

CORE_API void Core::DelegateCCallback(bool status, std::string id, py::array_t<uint8_t>& img)
{
    //here is used a std::map to store my c-callbacks you can use
    //vector or anything else that you like
    for (auto item: this->callbackMap_c)
    {
        //item.first is our callback, so use it like a function 
        item.first(status, id.c_str(), img.mutable_data(), img.shape(0), img.shape(1));
    }
}

然后您可以像这样更新 C 回调列表，使用两个公开的函数 Add 和 Remove 分别添加和删除任何回调：

extern "C"
{
//Core is our C++ class for example
Core* core = nullptr;
...
    CORE_API void AddCallback(CCallbackFn callback)
    {
        core->AddCallback_C(callback);
    }

    CORE_API void RemoveCallback(CCallbackFn callback)
    {
        core->RemoveCallback_C(callback);
    }
}

回到我们的 C++ 类，AddCallback_C方法定义如下：

CORE_API void Core::AddCallback_C(CCallbackFn callback)
{
    auto x = this->callbackMap_c.emplace(callback, typeid(callback).name());
}

CORE_API void Core::RemoveCallback_C(CCallbackFn callback)
{
    this->callbackMap_c.erase(callback);
}

只需向回调列表添加/删除回调即可。就这样。现在，当我们实例化 C++ 代码时，我们需要将 加入DelegateCCallback到回调列表中，因此当所有 C++ 回调执行时，该回调也会执行，并且随之而来的是，它将循环遍历所有 C 回调并一一执行它们。

例如，在我的例子中，回调需要在 Python 模块中运行，因此在我的构造函数中我必须执行以下操作：

CORE_API Core::Core(LogFunction logInfo)
{
    //....
    // add our 'Callback delegate' to the list of callbacks
    // that would run.  
    callbackPyList.attr("append")(py::cpp_function([this](bool status, std::string id, py::array_t<uint8_t>& img)
                                                         {
                                                            this->DelegateCCallback(status, id, img);
                                                         }));

//...
}

您可以按照自己的意愿喜欢它并合并线程等。