• 探索C++的秘密之详解extern "C"


    探索 C++ 的秘密之详解 extern "C"

     

      时常在 cpp 的代码之中看到这样的代码 :
    #ifdef __cplusplus
    extern "C" {
    #endif
    //
    一段代码
    #ifdef __cplusplus
    }
    #endif

      这样的代码到底是什么意思呢?首先, __cplusplus cpp 中的自定义宏,那么定义了这个宏的话表示这是一段 cpp 的代码,也就是说,上面的代码的含义是 : 如果这是一段 cpp 的代码,那么加入 extern "C"{ } 处理其中的代码。
      要明白为何使用 extern "C" ,还得从 cpp 中对函数的重载处理开始说起。在 c++ 中,为了支持重载机制,在编译生成的汇编码中,要对函数的名字进行一些处理,加入比如函数的返回类型等等 . 而在 C 中,只是简单的函数名字而已,不会加入其他的信息 . 也就是说 :C++ C 对产生的函数名字的处理是不一样的。
      比如下面的一段简单的函数,我们看看加入和不加入 extern "C" 产生的汇编代码都有哪些变化 :
    int f(void)
    {
    return 1;
    }

      在加入 extern "C" 的时候产生的汇编代码是 :

    .file "test.cxx"
    .text
    .align 2
    .globl _f
    .def _f; .scl 2; .type 32; .endef
    _f:
    pushl %ebp
    movl %esp
    %ebp
    movl $1
    %eax
    popl %ebp
    ret

      但是不加入了 extern "C" 之后

    .file "test.cxx"
    .text
    .align 2
    .globl __Z1fv
    .def __Z1fv; .scl 2; .type 32; .endef
    __Z1fv:
    pushl %ebp
    movl %esp
    %ebp
    movl $1
    %eax
    popl %ebp
    ret

      两段汇编代码同样都是使用 gcc -S 命令产生的,所有的地方都是一样的,唯独是产生的函数名,一个是 _f ,一个是 __Z1fv
      明白了加入与不加入 extern "C" 之后对函数名称产生的影响,我们继续我们的讨论 : 为什么需要使用 extern "C" 呢? C++ 之父在设计 C++ 之时,考虑到当时已经存在了大量的 C 代码,为了支持原来的 C 代码和已经写好 C 库,需要在 C++ 中尽可能的支持 C ,而 extern "C" 就是其中的一个策略。
      试想这样的情况 : 一个库文件已经用 C 写好了而且运行得很良好,这个时候我们需要使用这个库文件,但是我们需要使用 C++ 来写这个新的代码。如果这个代码使用的是 C++ 的方式链接这个 C 库文件的话,那么就会出现链接错误。我们来看一段代码 : 首先,我们使用 C 的处理方式来写一个函数,也就是说假设这个函数当时是用 C 写成的 :
    //f1.c
    extern "C"
    {
      void f1()
      {
        return;
      }
    }

      编译命令是 :gcc -c f1.c -o f1.o 产生了一个叫 f1.o 的库文件。再写一段代码调用这个 f1 函数 :
    // test.cxx
    //
    这个 extern 表示 f1 函数在别的地方定义,这样可以通过
    //
    编译,但是链接的时候还是需要
    //
    链接上原来的库文件 .
    extern void f1();
    int main()
    {
      f1();
      return 0;
    }

      通过 gcc -c test.cxx -o test.o 产生一个叫 test.o 的文件。然后,我们使用 gcc test.o f1.o 来链接两个文件,可是出错了,错误的提示是 :
    test.o(.text + 0x1f):test.cxx: undefine reference to 'f1()'
      也就是说,在编译 test.cxx 的时候编译器是使用 C++ 的方式来处理 f1() 函数的,但是实际上链接的库文件却是用 C 的方式来处理函数的,所以就会出现链接过不去的错误 : 因为链接器找不到函数。
      因此,为了在 C++ 代码中调用用 C 写成的库文件,就需要用 extern "C" 来告诉编译器 : 这是一个用 C 写成的库文件,请用 C 的方式来链接它们。
      比如,现在我们有了一个 C 库文件,它的头文件是 f.h ,产生的 lib 文件是 f.lib ,那么我们如果要在 C++ 中使用这个库文件,我们需要这样写 :
    extern "C"
    {
    #include "f.h"
    }

      回到上面的问题,如果要改正链接错误,我们需要这样子改写 test.cxx:

    extern "C"
    {
    extern void f1();
    }
    int main()
    {
    f1();

    return 0;
    }

      重新编译并且链接就可以过去了 .
      总结
       C C++ 对函数的处理方式是不同的 .extern "C" 是使 C++ 能够调用 C 写作的库文件的一个手段,如果要对编译器提示使用 C 的方式来处理函数的话,那么就要使用 extern "C" 来说明。

     

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