如何创建可与Swift互操作且含析构函数的C++类？

问题场景 #

需要创建一个可与Swift互操作且带有析构函数的C++类，示例代码如下：

C++代码 #

namespace Name {
    class Foo
    {
    public:
        Foo() = default;
        Foo(uint32_t i); // 实现放在.cpp文件中
        ~Foo(); // 实现放在.cpp文件中
    };
}

Swift代码 #

import cxxLib
let bar = Name.Foo(2)

遇到的错误 #

编译时触发如下错误：

main.swift: error: 'Foo' is unavailable: non-trivial C++ class with trivial ABI is not yet available in Swift
let bar = Name.Foo(2)
               ^~~
__ObjC.cv:3:19: note: 'Foo' has been explicitly marked unavailable here
    public struct Foo {
                  ^

移除析构函数后代码可正常运行，但C标准库中的类（必然带析构函数）通过创建模板类型别名即可在Swift中使用，因此需要找到实现自定义带析构函数C类与Swift互操作的方案。环境：Windows系统，Swift 5.10。

解决方案 #

方法1：使用PIMPL（指针实现）模式包装类 #

通过将类的核心逻辑隐藏在内部实现类中，对外暴露的类仅持有指针，让其ABI变为平凡类型，同时保留析构函数的资源清理能力：

修改后的C++代码

namespace Name {
    // 前置声明内部实现类
    class FooImpl;

    class Foo
    {
    public:
        Foo() = default;
        explicit Foo(uint32_t i);
        ~Foo(); // 析构函数用于销毁内部Impl指针

        // 禁用拷贝（如需支持可手动实现）
        Foo(const Foo&) = delete;
        Foo& operator=(const Foo&) = delete;
        // 支持移动语义
        Foo(Foo&&) noexcept;
        Foo& operator=(Foo&&) noexcept;

    private:
        FooImpl* impl; // 指向实际实现的指针
    };
}

在.cpp文件中实现Foo的构造、析构和移动操作，内部FooImpl包含原有的业务逻辑和析构逻辑。这种方式下，对外的Foo类ABI平凡，Swift可正常访问，析构函数也能正确清理内部资源。

方法2：创建C风格包装接口 #

通过纯C函数封装C类的创建、销毁和操作，Swift直接调用C接口绕开对C类的直接限制：

C包装头文件（foo_wrapper.h）

#ifndef FOO_WRAPPER_H
#define FOO_WRAPPER_H

#include <stdint.h>

// 不透明指针，隐藏C++类细节
typedef struct Foo Foo;

// 创建Foo实例
Foo* Foo_Create(uint32_t i);
// 销毁Foo实例
void Foo_Destroy(Foo* foo);

#endif

C++实现文件（foo_wrapper.cpp）

#include "foo_wrapper.h"
#include "foo.h" // 包含原Foo类的头文件

struct Foo {
    Name::Foo inner; // 原C++类实例
};

Foo* Foo_Create(uint32_t i) {
    return new Foo{Name::Foo(i)};
}

void Foo_Destroy(Foo* foo) {
    delete foo;
}

Swift调用代码

import Foundation

// 导入C包装库
cImport {
    #include "foo_wrapper.h"
}

// 使用包装接口，defer确保资源释放
let bar = Foo_Create(2)
defer {
    Foo_Destroy(bar)
}

方法3：利用模板别名技巧 #

参考C++标准库的兼容方式，为自定义类创建模板类型别名，让Swift识别为可互操作类型：

C++头文件修改

namespace Name {
    class Foo
    {
    public:
        Foo() = default;
        Foo(uint32_t i);
        ~Foo();
    };

    // 创建模板别名
    template<typename T = void>
    using FooAlias = Foo;
}

Swift调用代码

import cxxLib
let bar = Name.FooAlias(2)

该技巧依赖Swift C++互操作的具体实现，可能存在版本兼容性差异，需结合当前Swift版本测试验证。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者bquack-l