D语言与其他语言的集成：从C++到外部进程和脚本语言

### D语言与其他语言的集成：从C++到外部进程和脚本语言 在软件开发中，不同语言之间的集成是一项常见且重要的任务。D语言在这方面表现出了强大的灵活性和兼容性，能够与C++、外部进程以及动态脚本语言进行有效的交互。下面将详细介绍D语言与这些不同类型实体集成的方法和技术。 #### 与C++代码集成 在处理现有的C++程序时，若想引入D语言编写新组件，可按以下步骤操作： 1. **准备工作** - 回顾D与C的接口方式，C的外部函数在C++中同样适用。 - 根据操作系统选择合适的C++编译器： - 32位Windows系统，搭配DMD使用Digital Mars C编译器。 - 64位Windows系统，使用Microsoft Visual C++编译器。 - Linux系统，使用g++。 2. **集成步骤** - **标记函数**：将C++函数标记为`extern(C++)`，使用方式与C函数类似。也可编写带有`extern(C++)`链接的D函数，并在C++中编写原型来使用。 - **使用接口**：使用标记为`extern(C++)`的接口来访问或实现对象。C++类中的虚函数应在D接口中有对应的方法，且顺序要一致。若可能，在C++的抽象类中使用纯虚函数，这样能与D接口完美匹配；否则，需仔细列出所有虚函数。 - **实现对象**：在D中实现C++对象时，从接口继承并将每个方法标记为`extern(C++)`。若为匹配虚表而定义了无用条目（如虚析构函数），将其实现为空方法。 - **传递引用**：在不同语言间传递对象引用并访问方法。创建处理接口的工厂和销毁函数，手动管理跨越语言边界存储的所有内存，否则可能导致对象在被C++代码使用时被意外垃圾回收。 以下是一个示例代码，展示了D与C++的集成： **C++代码**： ```cpp #include<stdio.h> #include<stdlib.h> // our C++ class class Animal { public: int member; // we must not use this on a D object *at all* virtual ~Animal() {} virtual void speak() = 0; }; // A concrete C++ class we'll use in D via the interface class Dog : public Animal { void speak() { printf("Woof\n"); } }; // Our D functions extern "C++" void useAnimal(Animal* t); extern "C++" Animal* getCat(); extern "C++" void freeCat(Animal* cat); // D Runtime functions from the library extern "C" int rt_init(); extern "C" void rt_term(); // RAII struct for D runtime initialization and termination struct DRuntime { DRuntime() { if(!rt_init()) { fprintf(stderr, "D Initialization failed"); exit(1); } } ~DRuntime() { rt_term(); } }; void main() { DRuntime druntime; Dog dog; useAnimal(&dog); Animal* cat = getCat(); cat->speak(); freeCat(cat); } ``` **D代码**： ```d import std.stdio; import core.stdc.stdlib; // for malloc extern(C++) interface Animal { void _destructorDoNotUse(); void speak(); } class Cat : Animal { extern(C++) void _destructorDoNotUse() {} extern(C++) void speak() { try {writeln("Meow!");}catch(Throwable) {} } } extern(C++) Animal getCat() { import std.conv; enum size = __traits(classInstanceSize, Cat); auto memory = malloc(size)[0 .. size]; return emplace!Cat(memory); } extern(C++) void freeCat(Animal animal) { auto cat = cast(Cat) animal; if(cat !is null) { destroy(cat); free(cast(void*) cat); } } extern(C++) void useAnimal(Animal t) { t.speak(); } ``` #### 模仿C++对象结构 使用D的低级控制功能，可以模仿C++对象结构，步骤如下： 1. **调查ABI**：研究系统上的C++ ABI。通常，C++对象由虚函数表指针、父类成员（递归）和子类成员组成。若对象无虚函数，则无虚表，其布局与具有相同数据成员的C结构体兼容。 2. **创建接口**：为虚表创建`extern(C++)`接口，该接口应继承父类的虚函数表接口。 3. **定义结构体**：创建一个结构体来表示C++对象，首先放置一个`void*`成员表示虚表。 4. **编写属性**：编写一个属性，将`this`指针转换为虚接口类型并返回。 5. **使用别名**：使用`alias this`与步骤4中编写的属性。 6. **列出成员**：按与C++对象相同的顺序列出数据成员，并使用兼容的类型。 7. **编写原型**：编写函数原型作为C++对象构造函数的占位符，并使用`pragma(mangle)`分配匹配的名称。可能需要通过实验确定C++的名称修饰，编译C++应用程序并检查其目标文件。 8. **编写构造函数**：编写D构造函数，将参数转发给C++构造函数。 9. **重写析构函数**：重写C++析构函数，直接调用析构函数可能会尝试释放对象，导致崩溃。 10. **列出非虚函数**：正常列出非虚函数。 11. **使用对象**：使用对象并希望它不会崩溃。 以下是示例代码： **C++代码**： ```cpp class Class { public: Class(int n); virtual void add(int a); void print(); int number; }; void Class::print() { printf("Number = %d\n", number); } Class::Class(int n) { printf("constructed\n"); number = number; } void Class::add(int a) { number += ```