C-回调函数模板：显式实例化模板

Question

前提

我正在使用一个提供以下接口的 C 库（来自 C++）：

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

问题

现在，我需要将函数模板注册为回调，这给我带来了问题。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 但适用于大多数其他编译器版本/平台组合）：

架构 x86_64 的未定义符号：

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

我觉得可以理解。

第一个“解决方案”

这很容易通过显式实例化模板来解决：

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内部注册的，我不知道该函数将针对哪组模板参数调用，所以我无法为所有这些提供明确的实例化（我正在编写一个库）。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();
}

第二个“解决方案”

函数模板通过调用函数被隐式实例化。所以让我们这样做，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);
}

这个似乎可以工作，即使启用了优化（这样死分支就会被编译器删除）。但我不确定这是否有一天会崩溃。我还发现这是一个非常丑陋的解决方案，需要一个冗长的解释性注释，以免某些未来的维护者删除这个明显不必要的代码。

问题

我如何实例化一个我不知道模板参数的模板？ 这个问题显然是无稽之谈：我不能。 – 但是有什么偷偷摸摸的方法吗？

除此之外，我的解决方法能保证成功吗？

奖金问题

代码（特别是我将函数指针转换为void*这一事实）也会产生以下警告：

ISO C++ 禁止在函数指针和对象指针之间进行转换

使用-pedantic 编译时。我能否以某种方式摆脱警告，无需为库编写强类型 C 包装器（在我的情况下这是不可能的）？

Running code on ideone（添加强制转换以使其编译）

Answer 1

显然，真正的问题是我的原始代码中缺少static_cast：

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

这编译很好，但在使用 GCC 4.5 时会触发类似错误。使用 GCC 4.2 时甚至无法编译，而是出现以下编译错误：

上下文信息不足，无法确定类型

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);

我不知道是否真的需要强制转换，以及（如果需要）为什么 GCC 4.5 允许我不使用它，然后无法实例化模板。但至少我得到了无需借助 hack 即可编译的代码。

Answer 2

这应该可行：

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：让我在这个组合中加入另一个选项。使 my_callback 成为类模板的静态成员 - 类似于以下内容：

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，在您的收银员中，您甚至不需要“演员表”。

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

似乎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，类型被实例化。

Answer 3

POSIX 推荐以下方式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，这将执行来自 function_type** 的 reinterpret_cast<void**>(&p_to_function)。这不是未定义的，而是实现定义的，与reinterpret_cast<void*>(p_to_function) 不同。因此，最好的办法是编写依赖于实现的符合 C++ 的代码。