是否有可能直接将 C++ 与 Metal API 一起使用

Posted 2023-02-15

【中文标题】是否有可能直接将 C++ 与 Metal API 一起使用

【英文标题】：Is there any possibility of using C++ directly with Metal API

【发布时间】：2015-03-15 08:02:13

【问题描述】：

由于 Metal Language 也是基于 C++11，而 C++ 似乎是一种经过验证的性能语言的完美契合，我希望完全绕过 Objective-C / Swift。我很想留在 C++ 领域。有没有可能？

【参考方案1】：

技术上是的，但它会非常难看，并且可能会破坏其他一些 Objective-C 部分。

Objective-C 与 C++ 一样，是作为预处理器开始的。其中一个遗留问题是，每个 Objective-C 方法也公开为 C 函数调用，该函数调用分别将对象实例和方法选择器作为前两个参数，然后以从左到右的顺序声明其他参数。

NSObject 和构成 Objective-C 运行时的 C 调用都可以查找将被任何方法调用调用的当前 C 函数。

因此，您可以创建一个 C++ 类来获取所有 C 函数指针（它甚至可以从 C 运行时执行此操作，使其成为纯 C++ 代码而不是 Objective-C++）并直接跳转到类似的适当代码。

缺点是：Objective-C 通常使用动态分派（即在每次调用时将方法解析为 C 函数）和键值观察等机制仅因为它使用动态分派而起作用。如果您在其他人开始观察之前获取 C 函数指针，那么您的调用将在不通知观察者的情况下更新属性。所以你可能会破坏一些模块。

发出该警告，并假设您可以将 C++ 桥接类构建为 Objective-C++ 以获得更简单的语法，例如

class MTLArray 
    id m_instance;
    static NSUInteger (* s_arrayLength)(id object, SEL selector);
;

MTLArray::MTLArray() 
    // assuming you use the m_ pattern for instance variables
    m_instance = [MTLArray new];

    // assuming you use s_ for static variables; also pretending
    // the mapping from method to C function will never change —
    // KVO is the most prominent exception but otherwise you can
    // be exceedingly confident, albeit you'll be relying on
    // empirical behaviour, not the formal contract
    if(!s_arrayLength) 
        s_arrayLength = [MTLArray instanceMethodForSelector:@selector(arrayLength)];
    


NSUInteger MTLArray::getArrayLength() 
    return s_arrayLength(m_instance, @selector(arrayLength));

... 我很方便地拒绝将+instanceMethodForSelector: 的结果转换为适当的类型，因为我相信我会弄错。我倾向于退缩并在我的实际代码中引入中间 typedef，但您可能更喜欢更简洁。

【讨论】：

当然，通过实现这种危险的准静态调度，您可以避免一次调用 objc_msgSend，但 IMP 仍然指的是几乎肯定会调用其他 Objective-C 方法的函数。因此，我断言不可能按照 OP 的要求“完全绕过”Objective-C。

@warrenm 同意：这种方法 (i) 危险； (ii) 充其量是准静态的。但我很乐观，它产生的运行时点将使作者有足够的知识知道他在寻找什么；毕竟他是一个 C++/Metal 程序员，所以他显然对机器级的思想很满意。此外，我还想将其描述为保存对 objc_msgSend 的调用，就好像堆栈帧设置是成本一样——我假设他想要避免的是动态调度。你暗示你怀疑有什么意义，成本可以忽略不计。如果是这样，那么我同意。

这与他擅长操作的抽象级别无关，而与您的答案没有实际解决手头的问题有关。

@warrenm 手头的问题是“是否有可能[直接将 C++ 与 Metal API 一起使用]？”。如果您认为我的回答没有解决这个问题，那么我们不同意。

看来我们有不同的执着。您的答案集中在从 C++“直接”使用 Metal 上。即便如此，这也是一个糟糕的解决方案。你最好只用 Objective-C++ 类包装 Metal，因为绝对没有办法从等式中实际删除 Objective-C。我在强调“完全绕过”这个短语，这对我来说清楚地表明 OP 想要一个实际上完全绕过 Objective-C 的解决方案（即，获得 底层的 C 或 C++ 实现 i> Metal 的 Objective-C 外观）。在这方面，您的回答根本无法满足要求。

【参考方案2】：

以下开源项目为 Metal 提供了 C++ 包装器：

https://github.com/naleksiev/mtlpp

【参考方案3】：

没有。 Metal 仅作为 Objective-C API 公开。充其量，你可以用一组 Objective-C++ 类来包装它，但这只会增加开销，而不是像你想要的那样绕过 Objective-C。

【参考方案4】：

如果您想使用 Objective-C API，但主要使用 C++ 工作，那么最好的选择是 Objective-C++。这只是 Objective-C，但使用 C++ 而不是 C 作为底层语言。

要将 Objective-C 类转换为 Objective-C++，只需将源文件的后缀从“.m”更改为“.mm”。 （您还需要确保在链接时包含正确的 C++ 运行时库。）

完成此操作后，您可以在 Objective-C 方法中使用 C++ 代码，包括像 std::vector 这样的模板类型以及像基于范围的 for 循环这样的 C++11 构造。