为什么我不能使用包含 auto 作为参数或 Return 类型的 DLL 中的函数？

Question

我正在为我正在创建的编程语言试验动态内存分配。我的主要项目是用 C# 制作的，但我有一个包含创建变量的方法的 C++ DLL。 DLL 方法使用 C# 的 System.Runtime.InteropServices.DllImport() 属性加载。我发现在将我的 C++ 文件构建到 DLL 中（使用 g++ v6.3.0）时，任何 returned auto 或具有 auto 参数的函数都不会导出到 DLL 中。我检查了 dumpbin -exports，发现它们不包括在内。我设法修复了 DLL，但它让我想知道为什么 auto 类型不会导出。

我知道这不仅仅是C#的问题（我用Python等其他语言测试过，这是在我发现问题是编译问题之前），而且是不仅仅是 g++ 问题，因为其他编译器也无法导出函数。奇怪的是，在这个过程中任何地方都没有抛出错误。

原代码：

// Variable Manipulation methods
extern "C" {
    auto CreateVariable(auto value) {
        // Create a variable and return its address
        // Here, C++ deduces that "value" is any type and the function creates a new object of that type, pointing to the value
        return new (typeof(value))(value);
    }

    auto GetVariable(auto address) {
        // Return the value of a variable from the specified address
        // Here, C++ deduces that "address" is a pointer of some sort
        return *addr;
    }

    void SetVariable(auto address, auto value) {
        // Set the variable using its specified address
        // Here, C++ deduces that "address" is a pointer and "value" is any type
        *addr = value;
    }

    void DeleteVariable(auto address) {
        // Delete the variable.
        // Here, C++ deduces that "address" is a pointer of some sort
        delete addr;
    }
}

我希望能够使用

[DllImport("dll_path.dll")]
public static extern IntPtr CreateVariable([MarshalAs(UnmanagedType.Any)] object value);

[DllImport("dll_path.dll")]
public static extern object GetVariable(IntPtr address);

[DllImport("dll_path.dll")]
public static extern void SetVariable(IntPtr address, [MarshalAs(UnmanagedType.Any] object value);

[DllImport("dll_path.dll")]
public static extern void DeleteVariable(IntPtr address);

在我的C#程序中，却一直抛出System.EntryPointNotFoundException，说找不到入口点。自然地，我怀疑 C# 只是对 DLL 很挑剔，但我用 Python 的 ctypes 模块等其他语言进行了测试，它抛出了同样的错误。我确实找到了解决方案：使用 windows.h BYTE 类型 (unsigned char).

我的问题是：为什么我不能导出带有 auto 参数或 auto return 类型的函数？

Answer 1

首先，auto 不是 C++ 中的动态类型。 auto 关键字是编译器推断的某种占位符：

// int i1 = 0; // same thing in the eyes of the compiler
   auto i1 = 0;

但编译器仅在用值初始化时才推导类型。

// ???? i2;
// i2 = 0;

   auto i2; // error! deduce what type?
   i2 = 0;  // cannot call operator= with unknown type

但是你可以在 lambda 类型中使用 auto，这有什么不同？

// type of `lambda` is an unnamed type.
auto lambda = [](auto var) { std::cout << var; };

lambda(1);
lambda("string");

即使那看起来是动态的，不是吗。通用 lambda 使用模板实现：

//    v----- unnamed
struct {
    template<typename T>
    auto operator()(auto var) const {
        std::cout << var;
    }
} lambda{};

这意味着编译器将为auto参数动态生成新的静态代码。这意味着即使您升级到 C++20，它允许：

auto CreateVariable(auto value) {
    // ...
}

实际上不存在任何功能。这只是一个等待实例化的模板。

没有函数可以从您的 dll 中导出，因为它只是一些模板。

你要找的是这样的：

struct CSharpObject;

auto CreateVariable(CSharpObject* value) -> CSharpObject* {
    // reflect on value to check the type
    // construct a new instance of CSharpObject with the
    // right set of metadata for c# to understand
}

不幸的是，C++ 不理解 C# 对象的动态、可反射和垃圾收集，C# 也不理解 C++ 模板和值类型的静态特性。

您需要提供一组对一组已知类型进行操作的函数：

auto CreateVariableInt(int value) -> int* {
    return new int{value};
}

auto GetVariableInt(int* address) -> int {
    return *addr;
}

auto CreateVariableDouble(double value) -> double* {
    return new double{value};
}

auto CreateVariableDouble(double* address) -> double {
    return *address;
}

// so on and so forth for every supported types.

然后在 C# 端，保留关于包含什么类型的元数据，并调用正确的函数。

为什么我不能使用包含 auto 作为参数或 Return 类型的 DLL 中的函数？

Why Can't I Use Functions From a DLL That Contain auto as a Parameter or Return Type?

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