c與c++的相互呼叫

p了個c發表於2019-05-10
C++

最近專案需要使用google test（以下簡稱為gtest）作為單元測試框架，但是專案本身過於龐大，main函式無從找起，需要將gtest框架編譯成靜態庫使用。因為專案本身是通過純c語言編寫，而gtest則是一個c++編寫的測試框架，其中必然涉及c與c++之間的相互呼叫。注意，本文的前提是，c程式碼採用gcc等c語言編譯器編譯c程式碼，採用g++等c++編譯器編譯c++程式碼，如果c和c++程式碼統一使用g++編譯，大部分情況是可以實現兩者程式碼相互呼叫的。以下為踩坑過程的總結o_O||。

c與c++的函式區別

要了解兩者之間如何實現相互呼叫，必須先了解c與c++之間的函式有什麼不同。

c++作為c語言的升級版，兩者必然有很多不同之處。其中有一個重大不同點就是，c++支援函式過載，而c語言不支援。為了使函式支援過載，c++在c語言的基礎上，將函式名新增上返回值和引數的型別資訊。例如，int add(int, int)這個函式，通過c++編譯器編譯後，可能呈現的函式名為int int_add_int_int(int, int)（注：此處為大概地說明c++是如何將返回值和引數資訊新增到函式名中的，實際中編譯器不一定是這樣實現的）。

從以上說明可以得出，由於c++對函式過載的支援，使得編譯後的函式符號與c語言的不一致，即使是在兩者函式名相同的前提下。

extern “C”的作用

那麼，c與c++是不能相互呼叫了嗎？答案是否定的，因為存在著extern "C"這個關鍵字可以使語句可以按照類C的編譯和連線規約來編譯和連線，而不是C++的編譯的連線規約。這樣在類C的程式碼中就可以呼叫C++的函式or變數等。

注意：extern "C"指令中的”C”，表示的一種編譯和連線規約，而不是一種語言。”C”表示符合C語言的編譯和連線規約的任何語言，如Fortran、assembler等。

還有要說明的是，extern "C"指令僅指定編譯和連線規約，但不影響語義。例如在函式宣告中，指定了extern "C"，仍然要遵守C++的型別檢測、引數轉換規則。

c++中呼叫c程式碼

對於c++，由於c++的編譯器對c語言相容，因此在c++中呼叫c語言編寫的函式，只需要在函式宣告前面加上關鍵字extern "C"，表示採用類c語言的方式解析函式符號。例子如下：

// add.h

#ifdef __ADD_H__
#define __ADD_H__

extern "C" int add(int a, int b);

#endif


// add.c

int add(int a, int b)
{
    return a + b;
}


// main.cc

#include <iostream>
#include "add.h"
using namespace std;

int main()
{
    cout << "1 + 1 = " << add(1, 1) << endl;
}

在例子中，main.cc為c++程式碼，add.c為c語言程式碼，當c++編譯器識別到extern "C"`關鍵字時，會去尋找add函式的實現而不是尋找類似int_add_int_int這樣帶引數資訊的函式實現。

c語言呼叫c++程式碼

c語言呼叫c++程式碼卻並不容易，原因是c語言並不相容c++。就算c語言可以呼叫c++，也會因為無法識別c++新定義的符號而編譯報錯。因此，為了實現c語言呼叫c++函式，必須實現以下兩個步驟：1. 將c++相關函式封裝為靜態庫或動態庫（因為呼叫庫函式時編譯器並不知道里面執行的是什麼語言）；2. 對外提供遵循類c語言規約的介面函式。例子如下所示：

// printNum.h

#ifdef __PRINTNUM_H__
#define __PRINTNUM_H__

extern "C" void printNum(int a);

#endif


// printNum.cc

#include <iostream>
#include "printNum.h"
using namespace std;

void printNum(int a)
{
    cout << << "num is " << a << endl;
}


// main.c

extern void printNum(int a);

printNum(5);

通過將cout函式封裝為類c語言規約的介面函式，使得main.c中可以成功呼叫c++函式printNum。值得注意的是，main.c不可以直接引入printNum.h，因為c語言不能識別extern "C"關鍵字。可以利用c++預定義巨集實現標頭檔案的改寫：

#ifdef __PRINTNUM_H__
#define __PRINTNUM_H__

#ifdef __cplusplus
extern "C" { 
#endif
void printNum(int a);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif

小結

小結如下：

  1. c語言與c++的相互呼叫可以通過extern "C"關鍵字實現
  2. c++中呼叫c程式碼，只須在c++中為c程式碼函式宣告之前加上extern "C"
  3. c語言呼叫c++程式碼，則需要將c++程式碼編譯成靜態庫或動態庫，然後對外提供用extern "C"宣告的類c封裝函式

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