如何devise一个C / C ++库在许多客户端语言中可用？
我正在计划编写一个图书馆，这个图书馆应该可以在众多平台上被大量的人使用。 我有什么需要考虑devise它的权利？ 为了使这个问题更具体，最后有四个“子问题”。
语言的select
考虑到所有已知的要求和细节，我总结出用C或C ++编写的库是最好的select。 我认为我的库的主要用法是用C，C ++和Java SE编写的程序，但我也可以考虑从Java ME，PHP，.NET，Objective C，Python，Ruby，bash脚本，等等…也许我不能瞄准所有的人，但是如果可能的话，我会去做的。
要求
在这里描述我的图书馆的全部目的是很有意义的，但是对于这个问题可能有一些重要的方面：
- 图书馆本身从小开始，但肯定会变得非常复杂，所以不能同时维护多个版本。
- 虽然大部分的复杂性都隐藏在图书馆里面
- 该库将构build一个内部使用的对象图。 图书馆的一些客户只会对特定对象的特定属性感兴趣，而其他客户则必须以某种方式遍历对象图
- 客户可能会更改对象，并且必须通知图书馆
- 该库可能会更改对象，并且必须通知客户端，如果它已经有该对象的句柄
- 该库必须是multithreading的，因为它将维护与其他几个主机的networking连接
- 尽pipe对图书馆的一些要求可能会同步处理，但是其中很多要求过长，必须在后台处理，并通知客户成功（或失败）
当然，不pipe答案是否符合我的具体要求，或者如果他们以一般的方式回答这个问题，对更广泛的观众来说，答案是可以接受的！
我的假设，迄今
以下是我在过去几个月收集的一些假设和结论：
- 在内部，我可以使用任何我想要的，例如C + +操作符重载，多重inheritance，模板元编程…只要有一个可移植的编译器来处理它（想想gcc / g ++）
- 但是我的界面必须是一个干净的C界面，不涉及名称修改
- 此外，我认为我的接口应该只包含函数，基本/原始数据types（也许指针）作为parameter passing和返回值
- 如果我使用指针，我想我应该只用它们将它们传回给库，而不是直接在引用的内存上操作
- 对于在C ++应用程序中的使用，我可能还会提供一个面向对象的接口（它也容易出现名称混乱，所以应用程序必须使用相同的编译器，或者以源代码forms包含库）
- 这在C＃中的用法也是这样吗？
- 对于Java SE / Java EE中的使用，Java本地接口（JNI）适用。 我有一些关于它的基本知识，但我一定要仔细检查一下。
- 并不是所有的客户端语言都能很好地处理multithreading，所以应该有一个单线程与客户端交谈
- 对于在Java ME上的使用，没有像JNI那样的东西，但是我可能会使用嵌套的VM
- 对于在Bash脚本中的使用，必须有一个带有命令行界面的可执行文件
- 对于其他客户端语言，我不知道
- 对于大多数客户端语言来说，使用该语言编写适配器接口将会很不错。 我认为有一些工具可以为Java和其他一些自动生成
- 对于面向对象的语言，可以创build一个面向对象的适配器来隐藏这个库的接口是基于函数的，但是我不知道它是否值得
可能的子问题
- 这是可能的，可pipe理的努力，还是只是太多的可移植性？
- 有没有关于这种devise标准的好书/网站？
- 我的假设是否有错？
- 哪些开源的图书馆值得研究，从他们的devise/界面/源中学习？
- meta：这个问题很长，你有什么办法把它分成几个小的吗？ （如果您回复此问题，请将其作为评论，而不是回答）
大部分是正确的。 直观的程序界面是最好的。 （这是不完全一样的C BTW（**），但足够接近）
我接口DLLs很多（*），无论是开源和商业，所以这里有一些点，我记得从日常实践中，请注意，这些是更多的推荐领域进行研究，而不是基本事实：
- 小心装饰和类似的“小”的mangling scheme，特别是如果你使用MS编译器。 最值得注意的是，stdcall约定有时会导致装饰生成为VB（装饰是像@ 6之类的东西在函数符号名称之后）
- 并不是所有的编译器都能实际布置各种结构：
- 所以避免过度使用工会。
- 避免bitpacking
- 并最好打包logging。 尽pipe速度较慢，但至less所有编译器都可以访问打包的loggingafaik
- 在Windows上使用stdcall。 这是Windows DLL的默认设置。 避免快速通话，它不是完全标准化（特别是如何通过小logging）
- 一些提示可以使自动化标题翻译变得更容
- macros由于它们的无types性而难以自动转换。 避免使用function
- 为每个指针types定义单独的types，并且在函数声明中不使用复合types（xtype **）。
- 尽可能遵循“定义使用前”的口头禅，这将避免翻译标题的用户重新排列它们，如果他们的语言一般需要在使用前定义它们，并且使得一遍parsing器更容易翻译它们。 或者，如果他们需要上下文信息来自动翻译。
- 不要超过必要的暴露。 如果可能，留下句柄types。 以后只会造成版本问题。
- 不要返回logging/结构体或数组等结构化types作为函数的返回types。
- 总是有一个版本检查function（更容易区分）。
- 要小心枚举和布尔值。 其他语言的假设可能略有不同。 你可以使用它们，但要logging它们的行为和它们有多大。 另外想一想，并确保枚举不会变大，如果你添加几个字段，打破界面。 （例如在Delphi / pascal中默认的布尔值是0或1，其他的值是不确定的）C类布尔types有特殊types（字节，16位或32位字长，尽pipe它们最初是为COM引入的，不是C接口））
- 我更喜欢指向char +长度的string作为单独的字段（COM也这样做）。 最好不要依靠零终止。 这不仅仅是因为安全（溢出）的原因，而且因为以这种方式将它们连接到Delphi本地types更容易/更便宜。
- 内存总是以鼓励完全分离内存pipe理的方式创buildAPI。 IOW不要假设内存pipe理。 这意味着你的lib中的所有结构都是通过你自己的内存pipe理器来分配的，如果一个函数传递一个结构给你，就拷贝它而不是存储用“客户”内存pipe理器所做的指针。 因为你迟早会不小心打电话给free或者realloc 🙂
- （实现语言，而不是接口），不愿意改变协处理器的exception掩码。 一些语言将其作为符合其标准浮点错误（exception）处理的一部分进行更改。
- 始终将callback与用户可configuration上下文配对。 这可以被用户用来给定callback状态而不用定义全局variables。 （比如例如对象实例）
- 请注意协处理器状态字。 它可能会被别人改变，并破坏你的代码，如果你改变它，其他代码可能会停止工作。 状态字一般不作为调用约定的一部分保存/恢复。 至less不是在实践中。
- 不要使用C风格可变参数。 并非所有的语言都以不安全的方式允许可变数量的参数（*）Delphi程序员白天，这涉及到连接大量的硬件，因此翻译供应商的SDK头。 到了晚上，免费的Pascal开发人员负责Windows头文件。
（**）这是因为“C”意味着二进制仍然依赖于所使用的C编译器，特别是如果没有真正的通用系统ABI。 想想像这样的东西：
- C在某些二进制格式（a.out，Coff？）上添加下划线前缀
- 有时候，不同的C编译器会对如何处理小型结构有所不同。 正式的，他们不应该支持它，但大部分都是。
- 结构打包有时会变化，调用约定的细节（如跳过整数寄存器，或者如果参数可在FPU寄存器中注册）
=====自动化标题转换====
虽然我不知道SWIG，但我知道并使用了一些delphi特定的头文件（h2pas，Darth / headconv等）。
但是，我从来没有在全自动模式下使用它们，因为更多的时候不是输出。 注释更改行或被删除，格式不被保留。
我通常会制作一个小脚本（在Pascal中，但是您可以使用任何支持体面string的任何东西），将头部分开，然后在相对均匀的部分（例如只有结构或只定义等）尝试工具。
然后检查我是否喜欢自动转换输出，并使用它，或者尝试自己制作一个特定的转换器。 由于它是一个子集（就像只有结构），它往往比做一个完整的标题转换器更容易。 当然，这取决于我的目标是什么。 （很好，可读的头文件或快速和肮脏）。 在每一步我都可以做一些replace（使用sed或编辑器）。
我为Winapi commctrl和ActiveX / comctl头文件做的最复杂的scheme。 在那里，我将IDL和C头结合在一起（接口的IDL，C是一堆不可parsing的macros，剩余的C头），并设法获得大约80％的macros（通过在sendmessagemacros返回macros的声明，合理的（wparam，lparam，lresult）默认）
半自动化方式的缺点是声明的顺序是不同的（例如，第一个常量，然后是结构，然后是函数声明），这有时会使维护变得很痛苦。 因此，我总是保持原来的标题/ SDK比较。
绝地winapi转换项目可能有更多的信息，他们翻译了大约一半的窗口标题delphi，因此有巨大的经验。
我不知道，但如果是Windows，那么你可以尝试一个类似于C的API（类似于WINAPI），或者把你的代码打包成一个COM组件：因为我猜想编程语言可能希望能够调用Windows API，和/或使用COM对象。
关于自动包装生成，请考虑使用SWIG。 对于Java，它将完成所有的JNI工作。 此外，它能够正确地翻译复杂的OO-C ++接口（只要遵循一些基本的指导原则，即没有嵌套类，不过度使用模板，再加上Marco van de Voort提到的那些）。
想想C，没有别的。 C是最stream行的编程语言之一。 它在很多不同的软件平台上被广泛使用，并且没有C编译器不存在的计算机体系结构。 所有stream行的高级语言都为C提供了一个接口。这使得你的库几乎可以在所有的平台上访问。 不要太担心提供面向对象的接口。 一旦你在C中完成了库，OOP，可以用适当的客户语言创buildfunction或任何其他样式的接口。 没有其他的系统编程语言会给你C的灵活性和可用性。
我认为NestedVM会比纯Java慢，因为在代表MIPS虚拟机内存的int [] []上进行数组边界检查。 这是一个很好的概念，但是现在可能不够好（直到手机制造商增加了NestedVM支持（如果他们这样做的话），大多数的东西现在会变得很慢，而且还没有完成）。 虽然它可能能够无误地解压缩JPEG，速度是不小的担心！ 🙂
没有别的东西写在你写的东西上，这并不是说是对还是错！ 原则听起来（主要是听取文字和语言的select是诚实的）像大致标准的最佳做法，但我没有想过你所说的一切的细节。 如你所说，这确实应该是几个问题。 但是，当然，做这种事情并不是一件容易的事情，因为你已经修复了一个稍微不同的体系结构，以至于你所做的最后一个代码库。 ;）
我的想法：
所有关于C接口兼容性的意见听起来都很明智，除了你似乎没有正确处理内存pipe理策略 – 一些句子有点含糊/模糊/错误 – 听起来很不错。 内存pipe理的devise在很大程度上取决于应用程序中的访问模式，而不是function本身。 我希望能够仔细研究其他人制作便携式界面的尝试，比如标准的ANSI C API，Unix API，Win32 API，Cocoa，J2SE等。
如果是我，我会在常规Java和Davlik虚拟机Java的通用元素的精心挑选的子集中编写库，并编写自己的定制parsing器，将代码翻译为支持C的平台的C语言，当然是其中大部分。 我会build议，如果你限制自己的数据types的各种大小整数，布尔，string，字典和数组，并认真使用它们，这将有助于跨平台的问题，而不会影响性能在很大程度上。
你的假设看起来不错，但是我看到了前面的麻烦，其中很多你已经在你的假设中发现了。 正如你所说，你不能真正导出c + +类和方法，你将需要提供一个基于函数的c接口。 围绕这一点构build的任何门面，它将始终是一个基于function的界面。
我所看到的基本问题是，人们select一种特定的语言及其运行时间，因为他们的思维方式（function或面向对象）或他们解决的问题（networking编程，数据库…）以某种方式对应于该语言或其他。 用c实现的库可能永远不会像自己习惯的库，除非它们自己编程。 就我个人而言，当我使用python时，我总是更喜欢一个“感觉像python”的库，而当我执行Java EE时，感觉像是java，尽pipe我知道c和c ++。
所以你的努力可能实际上没什么用处（除了你的经验），因为人们可能会想要坚持自己的思维方式，而不是重新实现这个function，而不是使用一个能胜任这个工作但不适合的库。
我也担心预期的便携性会严重阻碍发展。 试想一下所需的无限构build设置，然后进行testing。 我曾经在一个试图维护5个操作系统兼容性的项目上工作（所有类似posix的，但仍然是），还有大约10个编译器，这些构build是一个噩梦来testing和维护。
给它一个XML接口，无论是作为parameter passing还是作为返回值传递，或者作为文件通过命令行调用。 这看起来可能不像普通的函数接口那样直接，而是从例如Java访问可执行文件的最实用的方法。
