在类内部处理回调时必须调用对非静态成员函数的引用

Posted 2023-02-17

【中文标题】在类内部处理回调时必须调用对非静态成员函数的引用

【英文标题】：Reference to non-static member function must be called when processing callbacks inside a class

【发布时间】：2018-09-28 07:12:53

【问题描述】：

我有以下由 PiGPIO 库提供的 API 代码。基本上，它允许您在引脚状态更改时设置回调函数。

API 通常如下所示：

typedef void (*gpio_callback_t)(int, int, uint32_t);
int gpiosetAlertFunc(int, gpio_callback_t)

而且可以这样调用：

void callback_func(int pin, int NewLevel, uint32_t CurrentTicks)

    // Callback process


int main()

    // Setting up callback function
    gpioSetAlertFunc(10, callback_func)

    // Do stuff while callback will be called independently  

现在上面的代码可以完美运行了！

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当我尝试将此代码包装在 C++ 类中时，就会出现大问题。 该类应如下所示：

class Pin

public:
    Pin()
    
        gpioSetAlertFunc(10, this->internal_gpio_callback) );
    

    void internal_callback_func(int pin, int level, uint32_t tick)
    
        cout << "New level: " << pin << " " << level;
    

问题是不允许对该函数的引用，因为它不是静态函数。对于更复杂的事情，我不能只将回调函数设为静态。该回调函数将与其他类方法及其内部变量进行大量交互。

您知道解决方法吗？或者可能是使用指针或其他东西的肮脏黑客？

【问题讨论】：

通常，回调提供一个客户端数据指针。使用客户端数据指针，您可以使回调方法成为静态函数并将对象指针作为客户端数据传递。因此，静态方法/回调函数可以使用对象指针/客户端数据访问对象成员。没有客户数据，机会非常糟糕。唯一的机会，将对象指针存储在全局变量中，该变量可用于（静态）回调方法。

回调函数的每个int pin 值是否恰好映射到一个Pin 对象？

在问题中提供所有相关信息很重要。这个问题缺少一条基本信息，即int gpioSetAlertFuncEx(unsigned user_gpio, gpio_callback_t f, void *userdata) 的存在。有了这条信息，所有现有的答案和 cmets 都变得无关紧要了。

@MaxLanghof 我不确定。

@n.m.那时我不知道那条信息是相关的。但在这种情况下，为了让其他人的问题更具信息性，我想我们可以假设扩展功能 api 不可用。

【参考方案1】：

完整的 C 风格回调将接受 void* 参数来传递任意用户定义的数据。由于这个没有，它是库设计中的一个错误。向图书馆作者提出问题。

要解决此问题，您需要创建一个 closure 作为 C 兼容函数。没有办法做到这一点是标准的 C 或 C++。不过，有一些库（不符合标准且不可移植）可以解决这个问题。一个这样的库是GNU libffcall，另一个是libffi。两者都允许您创建行为类似于普通 C 函数的闭包。

【讨论】：

好的，那个库的问题是它还有一个扩展版本的函数，允许你传递一些用户数据。函数是int gpioSetAlertFuncEx(unsigned user_gpio, gpio_callback_t f, void *userdata)。但我仍然看不到连接。这对我有什么帮助？

@caffeine 请提出一个单独的问题，或者搜索这个网站。有很多例子。在紧要关头，您创建一个静态成员函数适配器，将其注册为回调，然后从那里调用您的非静态成员。将void* 参数强制转换为Pin*。

@caffeine 我知道的最好的方法是使用reinterpret_cast from/to void*/Pin*

【参考方案2】：

gpio 库代码没有你的Pin 类的概念，但是你不能在不知道调用哪个Pin 对象的情况下调用你的成员回调函数。因此，您需要一些（非成员）函数来找到要在函数调用中使用的 Pin 对象。

此信息似乎以int pin 参数的形式出现。因此，您需要一个（免费）函数来了解您的所有 Pin 对象以及它们拥有的引脚号，找到正确的并调用其回调函数：

class Pin

public:
    explicit Pin(int pin);
    void internal_callback_func(int level, uint32_t tick);
private:
    int _pin;
;

// Alternatively a std::array, a std::map or similar.
std::vector<Pin> allPins;

void pinCallback(int pin, int level, uint32_t tick)

    Pin& pinObject = allPins[pin];
    pinObject.internal_callback_func(level, tick);
    // The Pin object presumably knows its own number.


Pin::Pin(int pin) : _pin(pin)

    gpioSetAlertFunc(_pin, pinCallback);


void Pin::internal_callback_func(int level, uint32_t tick)

    cout << "New level: " << _pin << " " << level;


void mainOrSo()

    // Create some pins and store them in the vector. Each one registers the callback on construction.
    for (int i = 0; i < 16; ++i)
       allPins.emplace_back(i);