浅谈C/C++混合编程

来自:Jerry4me

如只想知道怎样就能实现C/C++混合编程而不深究为什么的话, 可以一拉到底直接看总结.
首先, 在介绍C/C++混合编程之前, 先思考几个问题

1、C/C++混合编程是什么?

2、C/C++混合编程有什么用?

3、C/C++混合编程应该怎么实现?
下面, 简单讲讲我对C/C++混合编程的理解 :

1、C/C++混合编程是什么?

就像问题本身所说, C/C++混合编程也就是一个工程中, 在C函数中调用C++函数的方法, 在C++的函数中能够调用C函数的方法。

2、C/C++混合编程有什么用?

在我们日常开发中, 也许会遇到这么一些情况, 同事A, C非常牛逼, 但是对C++一窍不通; 同事B, C++信手拈来, 但是对C却满头雾水. 但是在工作中有这么一种需求, 同事A需要用到C++的方法, 同事B需要用到C的方法,  这怎么办?


没错, 最简单的就是, 同事A把C的代码写好, 然后同事B只管调用即可, 同理, 同事A只管调用同事B写好的C++代码, 各司其职, 提高工作效率。

3、C/C++混合编程应该怎么实现?

那么, 这混合编程究竟要怎么实现呢?


在介绍之前, 我们先简单了解下以下几个概念

1、函数重载
2、C++的名字改编机制
3、extern 及 extern "C"

* 函数重载(Overloading)


C++和Java中的函数重载的定义一致, 

即在相同的作用域内, C++允许多个函数名称相同, 而形参列表不同, 如下图所示:


函数重载


然而大家有没有想过为什么C++支持函数重载, 而C却不支持函数重载呢? 


这个就要涉及到C++的名字改编机制了. 请往下看~


* C++的名字改编机制


在C中, 

void test(); // 该函数编译后编译器会对函数名称改写成 _test 


C语言中的test()函数


C语言编译器改名后的test()函数叫_test


ps: 不提供test()函数的实现是让Xcode链接的时候报错, 这样我们才能看清楚test()函数的真面目!


void test(int a); // 该函数编译后编译器改写函数名后依然是 _test


C语言中的test(int)函数


C语言编译器改名后的test(int)函数依旧叫_test


在C++中, 

void test(); // 该函数编译后编译器会对函数名称改写成 test()


C++编译器改名后的test()函数叫test()


void test(int a); // 该函数编译后编译器改写函数名后是 test(int)


C++编译器改名后的test(int)函数叫test(int)


ps : 有的系统的编译器会编译成 _test_int 这种格式, 名字改编机制只是一种思路, 并没有一种唯一的命名规范, 不同的编译器命名规范不同, 但是思路一致!如下图所示:


编译器不同所产生的函数名可能不同


本文就举这几个例子, 大家可以自行尝试重载多几个函数, 然后动手试试看结果. 实践才是王道


通过上面几个例子, 相信大家很容易就能知道为什么C++支持重载而C不支持重载了.

因为C++有名字改编机制而C没有


所以在C中, 只要函数名相同, 不管你的形参列表如何南辕北辙, 编译器均会将其编译为同一函数名, 这样在程序执行过程中就会造成函数调用的二义性(也就是对于相同函数名的函数, 程序并不知道应该调用哪一个函数), 这是不允许的, 所以会报错。


然而对于C++而言, 尽管他们的函数名相同, 但是因为他们的形参列表不同, 编译器编译后实际上会为他们改名为不同名字的函数, 所以程序执行调用函数的时候并不会产生二义性, 因此C++允许函数重载。


这里扯一句题外话, C++的重载被认为不是多态, 因为多态是动态运行时对方法的绑定, 而C++的函数重载最多算是编译时的"多态". (这句话不一定正确, 请大家纠正)


* extern 及 extern "C"


extern相信大家比较熟悉, 它一般用来声明一个函数, 全局变量的作用域. extern告诉编译器, 其声明的函数和变量可以供本文件或者其他文件使用. 这里不再赘述.


extern "C" 中的C是什么意思呢?


这里的C不是指C语言这一门语言, 而是表示一种编译和链接的规约. C表示符合C语言的编译和连接规约的任何语言,如Fortran(公式翻译)、assembler(汇编语言)等。

注意 : 


extern "C" 只是指定编译和链接的规约, 并不会影响语义, 所以在C++文件中该怎么写还得怎么写, 必须遵循C++的语法规范. 


在C++源文件的语句前加上 extern "C" 的作用就是告诉编译器, 这一段代码按照类C的编译和链接规约来编译和链接(对, 也就是按照类C的函数命名规范编译)


小技巧 : 如果有多条语句需要extern "C", 可以用{ } 括住, 例如 :


extern "C" 用法

那应该怎样使用extern "C" 来 实现C/C++混合编程呢?

1、C中调用C++的代码
2、C++中调用C的代码
3、C/C++互调

* C中调用C++的代码


废话不多说, 上代码. 


C调用C++中定义的sum(int, int)函数


毫无疑问, 这段代码是链接不通过的, 为什么呢?


在C中, 编译器会将main函数中调用的sum函数编译为_sum, 然而远在那边写在C++文件中的sum函数则被编译为sum(int, int), 则链接的时候编译器会报找不到_sum函数的错误. 如下图


未定义的_sum函数


解决思路很明确, 只要确保函数在C和C++文件中编译链接的规约一样就OK了!

这时候extern "C" 就要闪亮登场了!


此时我们只需要在cpp文件中用extern "C" { } 把需要被C文件调用的函数包含即可, 如下图


编译成功, 输出结果正确


* C++中调用C的代码


C++调用C的sum(int, int)函数


同样, 因为编译链接函数命名规范不同导致找不到函数


此时, 我们不能像之前C调用C++的方法来解决问题, 原因是 extern "C" 并不能在C文件中使用, 况且C文件本来就遵循C的编译和链接规约, 就算能在.c文件中使用extern "C" 也无济于事. 


此时就涉及到#include的作用了, 众所周知, #include相当于文本拷贝, 等于把在头文件中声明的C函数原封不动cpy到#include "zs.h"中, 如下图


#include


有的朋友可能就想到了, 既然函数声明已经被copy到了C++文件中, 只需要保证C++文件中的这段函数声明代码按照类C的编译, 链接规约进行编译和链接就能保证编译出的sum函数的名称与C文件中的函数名称保持一致了!


所以便有了以下方法


Done!


细心的朋友就会发现, 既然#include相当于文本拷贝, 那为何不把extern "C" 语句放到头文件中呢?


好的, 我们试试~


果不其然, 运行成功


但是我很遗憾的告诉大家, 如果你这样做的话, 那么C文件就不能调用C文件的方法了!

因为C的编译器不支持 extern "C" 语法!


这里要引出一个宏, __cplusplus, 只要是C++文件, 编译器就会自动定义一个这样的宏, 我们就能利用这个宏做到C/C++的终极混编了!


C调用C函数成功


C++调用C函数成功

总结

要想写一套C/C++均能调用的函数, 则必须按照C的方式编译 (因为C语言不支持C++, 而C++同时支持C/C++)


要实现C/C++混合编程其实很简单, 只需要在头文件加几行代码即可, 如下图


C/C++混合编程核心代码


有趣的是, Objective-C的函数编译命名规范与C语言一样, 由此可知如果要实现C/OC/C++混合编程, 跟C/C++编程是大同小异.


人生第一篇文章, 如果您耐心看完了, 非常感谢您的支持! 如有不对的地方, 非常欢迎大家指出错误.

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