c++ - 通过3d方库回调成员函数

Question

我正在使用粒子模拟库。通过以下库函数将交互添加到粒子的方式:

AddInteraction(ParticleSet particleSet, void(*interaction)(xyz* p, xyz* v))

我现在想将一个成员函数传递给 AddInteraction。我知道如果不更改库函数，这是不可能做到的。改变该库是我想避免的东西，但如果更改很小，我可以给该库的作者发邮件并要求实现它。

我想写一个简单的例子来说明如何做到这一点。可能有不同的解决方案:

• Lambda 表达式。这些将是完美的，但是该库使用 CUDA 和 NVCC，它们尚不支持 Lamda 表达式。

• 仿函数。我认为仿函数可以完成这项工作。但是，我还没有设法让他们按照我想要的方式工作。例如，我无法获得要工作的仿函数列表。 http://www.tutok.sk/fastgl/callback.html 中描述了此问题在Parameterize the Caller下:

' 如果一个组件有很多回调关系，那么将它们全部参数化很快就会变得不可行。考虑一个 Button 想要维护一个单击事件时要通知的被调用者的动态列表。由于被调用者类型内置于 Button 类类型中，因此此列表必须是同质的或无类型的。'

我不得不承认我不理解该网站上写的所有内容，所以那里可能有答案。

• 使用 3d 派对库。例如 http://www.tutok.sk/fastgl/callback.html 中描述的“使用模板仿函数库的回调” ，或使用 Boost::Function。但是，这些可能需要对我正在使用的粒子库进行重大更改，对吗？

还有其他选择吗？或者有没有办法让上述解决方案之一起作用？

非常感谢!

编辑:

感谢您的建议。他们提供帮助，但我看不出他们如何为我的问题提供完整的解决方案。具体来说，我正在努力让它发挥作用:

std::vector<void(*)(xyz*,xyz*)> interactionList;

void AddInteraction(void(*func)(xyz*,xyz*))
{
    interactionList.push_back(func);
}

void Simulate()
{
    for(size_t i = 0; i < interactionList.size(); i++)
    {
        interactionList[i](0,0); //Would normally be called for every particle
    }
}

class Cell {
public:
    void UpdateParticle(xyz* p, xyz* v);
    Cell()
    {
        AddInteraction(this->UpdateParticle); //Does not work
    }
};

int main()
{
    Cell cell1;
    Cell cell2;

    for(int i = 0; i < 100; i++)
    {
        Simulate();
    }

    return 1;
}

Answer 1

可以使该库函数调用成员函数而不修改库。。该技术(称为 thunking)非常通用，可以将其视为一种即时 (JIT) 编译。它被一些广泛使用的库(如 Windows 上的 ATL 和 WTL)所采用。

基本上你想创建一个像这样的函数的拷贝:

void callback(xyz* p, xyz* v) {
    YourClass *ptr = (YourClass*)0xABCDEF00; // this pointer
    ptr->member_callback(p, v);
}

对于YourClass 的每个 实例。然后你可以像往常一样把它传递给图书馆:

AddInteraction(particleSet, this->a_pointer_to_an_instance_of_that_function);

一旦您熟悉机器代码，这种方法就很简单，但它不可移植(但可以在任何合理的架构上实现)。

有关详细信息，请参阅 description and implementation for Windows .

编辑: 下面是如何在不真正了解汇编的情况下为 thunk 生成机器码的方法。在发布中编译此代码:

void f(int *a, int *b)
{
    X *ptr = reinterpret_cast<X*>(0xAAAAAAAA);
    void (*fp)(void*, int*, int*) = reinterpret_cast<void(*)(void*, int*, int*)>(0xBBBBBBBB);
    fp(ptr, a, b);
}

int main()
{
    void (*volatile fp)(int*, int*) = f;
    fp(0, 0);
}

在f 下断点然后运行。查看调试器中的汇编代码。在我的机器上它看起来像这样:

00401000   8B 44 24 08      mov         eax,dword ptr [esp+8] 
00401004   8B 4C 24 04      mov         ecx,dword ptr [esp+4] 
00401008   50               push        eax  
00401009   51               push        ecx  
0040100A   68 AA AA AA AA   push        0AAAAAAAAh 
0040100F   BA BB BB BB BB   mov         edx,0BBBBBBBBh 
00401014   FF D2            call        edx  
00401016   83 C4 0C         add         esp,0Ch 
00401019   C3               ret 

第一列是代码的内存地址，第二列是机器码(您可能需要在MSVC中通过右键单击>显示代码字节来启用它)，第三列是反汇编代码。我们需要的是第二列。您可以从此处复制它或使用任何其他方法(如目标文件列表)。

此代码对应于一个具有默认调用约定的函数，接收两个指针(这里的类型无关紧要)，不返回任何内容，并执行对地址 0xBBBBBBBB 的函数的调用，传递 0xAAAAAAAA 作为第一个参数。瞧!这正是我们的 thunk 应该看起来的样子!

用上面的机器码初始化thunk:

8B 44 24 08 8B 4C 24 04 50 51 68 AA AA AA AA BA BB BB BB BB FF 83 C4 0C C3

并将 AA AA AA AA 替换为 this 地址，将 BB BB BB BB 替换为指向以下函数的指针。为避免字节顺序问题，请使用未对齐的访问。

void delegate(YourClass *that, xyz p, xyz* v) {
    that->member(p, v);
}

我们神奇地将 that 和 f 编码到一个单个 函数指针中!由于最后一次调用很可能是内联的，因此与 void* 方法相比，整个过程只需要多调用一次函数。

⚠ 警告 ⚠ 在上面的 f 中可以写的内容有一些限制。任何将编译为具有相对寻址的机器代码的代码都将不起作用。但以上内容足以完成任务。

注意:可以在没有 delegate 函数的情况下直接调用成员函数，如 CodeProject 文章中所做的那样。但是，由于成员函数指针的复杂性，我宁愿不这样做。

注意:此方法生成的代码不是最优的。与上述等效的最佳代码是:

00401026 68 AA AA AA AA   push        0AAAAAAAAh 
0040102B BA BB BB BB BB   mov         edx,0BBBBBBBBh 
00401030 FF E2            jmp         edx