在 void * 和指向成员函数的指针之间进行转换

Question

我目前正在使用 GCC 4.4，而且我在void*和指向成员函数的指针之间的转换很头疼。 我正在尝试编写一个易于使用的库，用于将 C++ 对象绑定到 Lua 解释器，如下所示：

LuaObject<Foo> lobj = registerObject(L, "foo", fooObject);
lobj.addField(L, "bar", &Foo::bar);

我已经完成了大部分工作，除了以下函数（它特定于某个函数签名，直到我有机会概括它）：

template <class T>
int call_int_function(lua_State *L) 
{
    // this next line is problematic
    void (T::*method)(int, int) = reinterpret_cast<void (T::*)(int, int)>(lua_touserdata(L, lua_upvalueindex(1)));
    T *obj = reinterpret_cast<T *>(lua_touserdata(L, 1));

    (obj->*method)(lua_tointeger(L, 2), lua_tointeger(L, 3));
    return 0;
}

对于那些不熟悉 Lua 的人， lua_touserdata(L, lua_upvalueindex(1))获取与闭包关联的第一个值（在这种情况下，它是指向成员函数的指针）并将其作为void*返回。 GCC 抱怨void* -> void (T::*)(int, int)是无效的转换。 关于如何解决这个问题的任何想法？

Answer 1

您不能将指向成员的指针强制转换为void *或任何其他“常规”指针类型。 指向成员的指针不是常规指针那样的地址。 您最有可能需要做的是将您的成员函数包装在一个常规函数中。 C++ FAQ Lite详细解释了这一点。 主要问题是实现成员指针所需的数据不仅仅是一个地址，实际上根据编译器的实现而有很大的不同。

我认为您可以控制lua_touserdata返回的用户数据。 它不能是指向成员的指针，因为没有合法的方式来获取此信息。 但你还有其他一些选择：

• 最简单的选择可能是将您的成员函数包装在一个自由函数中并返回它。 该自由函数应将对象作为其第一个参数。 请参阅下面的代码示例。

• 使用类似于Boost.Bind 的 mem_fun的技术返回一个函数对象，您可以适当地对其进行模板化。 我不认为这更容易，但是如果需要，它可以让您将更多状态与函数返回相关联。

这是使用第一种方式重写您的函数：

template <class T>
int call_int_function(lua_State *L) 
{
    void (*method)(T*, int, int) = reinterpret_cast<void (*)(T*, int, int)>(lua_touserdata(L, lua_upvalueindex(1)));
    T *obj = reinterpret_cast<T *>(lua_touserdata(L, 1));

   method(obj, lua_tointeger(L, 2), lua_tointeger(L, 3));
   return 0;
}

Answer 2

可以使用联合将指针转换为成员函数和属性：

// helper union to cast pointer to member
template<typename classT, typename memberT>
union u_ptm_cast {
    memberT classT::*pmember;
    void *pvoid;
};

要进行转换，请将源值放入一个成员中，并将目标值从另一个中拉出。

虽然这种方法很实用，但我不知道它是否适用于所有情况。

Answer 3

在这里，只需更改函数 void_cast 的参数即可满足您的需求：

template<typename T, typename R>
void* void_cast(R(T::*f)())
{
    union
    {
        R(T::*pf)();
        void* p;
    };
    pf = f;
    return p;
}

示例使用：

auto pvoid = void_cast(&Foo::foo);

Answer 4

考虑到将成员函数指针转换为void*的限制，作为一种解决方法，您可以将函数指针包装在一个小的堆分配结构中，并在 Lua 用户数据中放置一个指向该结构的指针：

template <typename T>
struct LuaUserData {
    typename void (T::*MemberProc)(int, int);

    explicit LuaUserData(MemberProc proc) :
        mProc(proc)
    { }

    MemberProc mProc;
};

LuaObject<Foo> lobj = registerObject(L, "foo", fooObject);
LuaUserData<Foo>* lobj_data = new LuaUserData<Foo>(&Foo::bar);

lobj.addField(L, "bar", lobj_data);

// ...

template <class T>
int call_int_function(lua_State *L) 
{
    typedef LuaUserData<T>                       LuaUserDataType;
    typedef typename LuaUserDataType::MemberProc ProcType;

    // this next line is problematic
    LuaUserDataType* data =
        reinterpret_cast<LuaUserDataType*>(lua_touserdata(L, lua_upvalueindex(1)));
    T *obj = reinterpret_cast<T *>(lua_touserdata(L, 1));

    (obj->*(data.mMemberProc))(lua_tointeger(L, 2), lua_tointeger(L, 3));
    return 0;
}

我对 Lua 不精通，所以我可能忽略了上面示例中的某些内容。 还要记住，如果你走这条路，你将不得不管理 LuaUserData 的分配。

Answer 5

与非静态成员函数的地址不同，它是具有复杂表示的指向成员类型的指针，静态成员函数的地址通常只是一个机器地址，与转换为void *兼容。

如果您需要将 C++ 非静态成员函数绑定到基于void *的 C 或类 C 回调机制，您可以尝试做的是编写一个静态包装器。

包装器可以将指向实例的指针作为参数，并将控制权传递给非静态成员函数：

void myclass::static_fun(myclass *instance, int arg)
{
   instance->nonstatic_fun(arg);
}