C回调函数模板:显式实例化模板

Question

前提

我正在使用C库(来自C++),它提供以下接口:

void register_callback(void* f, void* data);
void invoke_callback();

问题

现在,我需要注册一个函数模板作为回调,这导致我的问题.请考虑以下代码:

template <typename T> void my_callback(void* data) { … }

int main() {
    int ft = 42;
    register_callback(reinterpret_cast<void*>(&my_callback<int>), &ft);
    invoke_callback();
}

这给了我以下链接器错误(在OS X上使用g ++(GCC)4.5.1,但适用于编译器版本/平台的大多数其他组合):

架构x86_64的未定义符号:

"void my_callback<int>(void*)", referenced from:  
  _main in ccYLXc5w.o

我觉得这是可以理解的.

首个"解决方案"

通过显式实例化模板可以轻松解决此问题:

template void my_callback<int>(void* data);

不幸的是,这不适用于我的真实代码,因为回调是在函数模板中注册的,我不知道这个函数将被调用哪个模板参数集,因此我不能为所有的函数提供显式实例化.他们(我正在编写一个图书馆).所以我的真实代码看起来有点像这样:

template <typename T>
void do_register_callback(T& value) {
    register_callback(reinterpret_cast<void*>(my_callback<T>), &value);
    // Other things …
}

int main() {
    int ft = 42;
    do_register_callback(ft);
    invoke_callback();
}

第二"解决方案"

通过调用函数隐式实例化函数模板.所以我们这样做,但要确保调用没有实际执行(该函数有副作用):

template <typename T>
void do_register_callback(T& value) {
    if (false) { my_callback<T>(0); }
    register_callback(reinterpret_cast<void*>(my_callback<T>), &value);
}

这似乎有效,即使启用了优化(以便编译器删除死分支).但是我不确定这一天是不是有一天会崩溃.我还发现这是一个非常难看的解决方案,需要一个长度的解释性评论,以免未来的维护者删除这个显然不必要的代码.

题

如何实例化我不知道模板参数的模板？这个问题显然是胡说八道:我做不到. - 但是这周围有一种偷偷摸摸的方式吗？

除此之外,我的解决方法是否能保证成功？

奖金问题

代码(具体来说,我向其转换函数指针的事实void*)也会产生以下警告:

ISO C++禁止在指向函数的指针和指向对象的指针之间进行转换

编译时-pedantic.我可以以某种方式摆脱警告,而不是为库编写一个强类型的C包装器(在我的情况下这是不可能的)？

在ideone上运行代码(添加了强制转换以使其编译)

Answer 1

显然,真正的问题是static_cast我的原始代码中缺少:

register_callback(reinterpret_cast<void*>(&my_callback<int>), &ft);

该编译罚款,但使用GCC 4.5时触发类似器错误.它在使用GCC 4.2时甚至不编译,而是给出以下编译错误:

没有足够的上下文信息来确定类型

一旦提供了这个"上下文信息",代码就会编译并链接:

register_callback(reinterpret_cast<void*>(
    static_cast<void(*)(void*)>(my_callback<int>)), &value);

我不知道演员是否真的需要和(如果是的话)为什么GCC 4.5允许我离开它,然后无法实例化模板.但至少我得到的代码是编译而不诉诸黑客.

Answer 2

这应该工作:

template <typename T>
void do_register_callback(T& value) {
   void (*callback)(void*) = my_callback<T>;
   register_callback(reinterpret_cast<void*>(callback), &value);
}

第一行强制编译器实例化该函数以生成地址 - 然后您可以愉快地传递该地址.

编辑:让我再次选择这个组合.制作my_callback一个模板类的静态成员-类似如下:

template <typename T>
struct foo
{
static void my_callback(void* data) {
    T& x = *static_cast<T*>(data);
    std:: cout << "Call[T] with " << x << std::endl;
}
};

现在,在你的注册人中,你甚至不需要"演员".

template <typename T>
void do_register_callback(T& value) {
   register_callback(reinterpret_cast<void*>(&foo<int>::my_callback), &value);
}

看来实例化类模板的规则与函数模板不同 - 即,为了获取类成员的地址,该类型被实例化.

Answer 3

POSIX 建议使用以下方法在函数指针类型和对象指针类型之间进行转换（在 C99 中未定义）：

typedef void function_type(void*);
function_type *p_to_function = &my_callback<T>;
void* p_to_data = *(void**)&p_to_function;

// Undefined:
// void* p_to_data = (void*)p_to_function;

请注意，在 C++ 领域，这将执行reinterpret_cast<void**>(&p_to_function)from function_type**。这不是未定义的，而是实现定义的，与reinterpret_cast<void*>(p_to_function). 因此，编写依赖于实现的符合 C++ 的代码可能是您的最佳选择。