带方法的 C++ 结构，不带方法的 C 声明

Posted 2023-02-17

【中文标题】带方法的 C++ 结构，不带方法的 C 声明

【英文标题】：C++ struct with methods, C declaration without methods

【发布时间】：2015-09-17 23:52:13

【问题描述】：

我已经高度怀疑这是可行的，而且根本没有风险，但我仍然想确定，所以这是我的事情......

我有一个 C++ 代码，它使用相当大的结构（15-30 个字段）作为容器，作为类构造函数的参数。这些结构的问题是我需要使用 C99 语法（与 C++ ffs 不兼容）声明它们：

FooBar fb =  .foo = 12, .bar = 3.4 ;

因为拥有构造函数对我来说是不可想象的，因为在初始化这些结构时可以安全地跳过某些字段，而其他字段则不能，等等（它们仅且专门由“用户提供”数据初始化，用户就是我发生），有点像他们描述的配置。

不管怎样，点了，我只需要使用一个.h 头文件，它使用纯 C 语法声明结构，以及一个包含我初始化的结构的 .c 文件，然后我在我的 .cpp 文件中使用外部“C”。它工作得很好......除了我会发现能够为这些结构提供方法非常方便。

所以我的问题是，是否可以像这样声明结构

#ifdef __cplusplus
    // C++ compatible declarations with methods
    struct foobar 
        int foo;
        float bar;

        int method1();
        int method2();
        void method3();
        [etc.]
    ;
#else
    /* C compatible declarations, no methods */
    struct foobar 
        int foo;
        float bar;
    ;
#endif

这样我可以在 C++ 中使用一些绑定到结构的方法（它更优雅，面向 OOP），并且我可以使用 C99 的指定初始化程序在我的 C 代码中安全地初始化它们。

我担心的是一些潜在的未知问题，这些问题最终可能导致 C 代码中的结构偏移与 C++ 代码中的不同。这些问题是否存在？

谢谢

【问题讨论】：

不确定我是否理解正确：您是否需要 C99 指定初始化程序功能以方便使用，或者因为您需要在（现有）C 代码中初始化这些对象？

不，我使用 C99 的指定初始化程序在 C 文件中声明一组结构，然后在我的 C++ 代码中使用 C 文件中的那些结构（使用 extern "C" struct_name blabla使它们在 CPP 代码中可访问）

是的，但是 “因为我无法想象有一个构造函数 [...]” 段落对我来说听起来有点像你在 C 中初始化对象文件，因为 C(99) 具有指定的初始值设定项功能。是这样吗，还是有其他原因导致您这样做？

呃我实际上没有回答你的问题。是的，为了方便起见，我需要 C99 指定的初始化程序。在某些情况下我只需要初始化 3-4 个字段时，使用 30 个参数创建一个构造函数一点也不漂亮。在这种情况下，用于“替换”指定初始化程序的构造函数模型根本不适合（参数太多），因此我在 C99 文件中进行初始化工作。

I have a C++ code that use **quite big structs (15-30 fields)** 可能是真正的问题。当您关心more elegant, OOP oriented 事物时，请考虑通过正确设计对象（而不是发明黑客）隐式解决问题中的问题的场景。 SRP 在这里被违反了。删除The God Object，放置更小的、可维护的对象。

【参考方案1】：

在 C++11 中，如果您的 struct 是 标准布局，那么它的布局与等效的 C 结构相同。构成标准布局结构的规则如下：

A standard-layout class is a class that:

— has no non-static data members of type non-standard-layout class (or array of such types) or reference,

— has no virtual functions (10.3) and no virtual base classes (10.1),

— has the same access control (Clause 11) for all non-static data members,

— has no non-standard-layout base classes,

— either has no non-static data members in the most derived class and at most one base class with non-static data members, or has no base classes with non-static data members, and

— has no base classes of the same type as the first non-static data member.

由于您的结构只有几个公共数据成员和一些非虚拟方法，因此您的结构是标准布局。你可以用更少的重复来表达它

struct foobar 
    int foo;
    float bar;
#ifdef __cplusplus
    int method1();
    int method2();
    void method3();
#endif
;

在以前的 C++ 版本中，您的类型必须是普通旧数据 (POD) 类型，并且还有一些限制。但是，您的结构仍然是 POD（没有虚函数、没有构造函数或析构函数、没有基类），因此它仍然与 C 布局兼容。

【讨论】：

Standard-layout 应该使布局与 C 兼容，但是 C++ 标准并未严格规定细节，留待实现。如果 OP 的方法导致 ODR 或严格别名问题，我不会感到惊讶。

我能问你吗，我理解它不需要在类中包含任何虚拟内容的事实，因为它会在结构的开头创建一个 vtable，从而改变偏移量。但是为什么没有构造函数（纯粹是好奇，而不是我在特定需要中需要一个构造函数）？构造函数（不是虚拟的）是否会像虚拟成员一样修改内部结构布局？

@Yannick：旧的 POD 定义比新的标准布局定义更严格。 POD 类还必须静态初始化，即它们必须在没有任何特殊代码的情况下进行初始化（想想能够在不调用任何构造函数的情况下调整对象的vector 的大小）。

但要回答您的直接问题：构造函数不应导致任何布局更改，尽管这（当然）取决于 C++ 编译器实现者的判断。