在 C 中使用带有虚拟成员（即非 POD）的 C++ 结构

Question

在this 等问题中，只要所有成员的类型相同、顺序相同，并且没有声明虚拟成员，就尽可能解释 C++ 类/结构和 C 结构之间的兼容性。

这是我的问题。我有虚方法，我非常希望在用 C++ 操作结构时保留它们。

让我们来看看这个玩具示例。它是在单个头文件中定义的 C 和 C++ 兼容结构。

mystr.h:

#ifdef __cplusplus
#include <string>
struct mystr_base {
    virtual ~mystr_base() {}

    virtual std::string toString() = 0;
};
#endif

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

struct mystr
#ifdef __cplusplus
: public mystr_base
#endif
{
    const char* data;

#ifdef __cplusplus
    std::string toString() {
        return std::string(data);
    }
#endif
};

#ifdef __cplusplus
}
#endif

这可能不是很漂亮，但可以作为示例。在实际场景中，C 和 C++ 变体可能位于不同的标头中，而 C++ 结构扩展了 POD 结构。无论实施如何，对齐问题仍然存在。

在此示例中，如果编写的 C 程序将 mystr 的实例传递给 C++ 函数，则 vtable 将干扰对齐：

test.h:

#include "mystr.h"

#ifdef __cplusplus
extern "C"
#endif
void mycxxfunc(struct mystr str);

test.cpp:

#include <stdio.h>
#include "test.h"

void mycxxfunc(mystr str) {
    printf("mystr: %s\n", str.data);
}

main.c:

#include "test.h"

int main(int argc, char** argv) {
    const char* testString = "abc123";
    struct mystr str;
    str.data = testString;
    mycxxfunc(str);
}

$ g++ -c test.cpp && gcc main.c test.o
$ ./a.out
Segmentation fault (core dumped)

（假设这是因为 C++ 函数试图从结构分配内存的末尾读取data）

实现这种 C-C++ 互操作性同时仍保留在 C++ 中使用虚函数的能力的最佳方法是什么？

Answer 1

我不建议您将头文件与#ifdefs 混淆。

在这种情况下，如果您想同时保留某种虚拟化和 C 兼容性，您应该做的第一件事是：

1. 使您的 C++ 和 C 类型成为指向表示的不透明指针。
2. 将实现细节放在 .cpp 文件中。

一个想法随之而来。

头文件：

struct MyStrImpl;

struct MyStr {
   MyStrImpl * impl;
};

extern "C" MyReturnType myFunction(MyStr myStr);

在.cpp 文件中的实现：

struct MyCppString {
    virtual ...
};

#ifdef __cplusplus
struct MyStrImpl : public MyCppString {

};
#else
struct MyStrImpl {

};
#endif
MyStr::MyStr() : impl{new MyStrImpl{}} {

}

这样你就有了一个可以在 C 和 C++ 中使用的类型。

优点：

• 头文件中没有#ifdef。
• 与 C/C++ 兼容并且可以从两种语言中使用。

缺点：

• 由于外部“C”而失去过载。
• 必须使用 C 风格的接口（但可以在 .cpp 文件中使用类似 C++ 的虚函数接口来实现。

你不能同时在一个头文件中同时拥有 C 兼容类型和虚函数而不用 #ifdef 弄乱它，我不建议这样做，因为如果你需要重构代码会很不方便。