如何正確認(rèn)識(shí)和掌握C語言和C++函數(shù)的相互引用

C語言是面向過程的消略,而C++是面向?qū)ο蟮?/b>

C和C++的區(qū)別:

C是一個(gè)結(jié)構(gòu)化語言添怔,它的重點(diǎn)在于算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)当悔。C程序的設(shè)計(jì)首要考慮的是如何通過一個(gè)過程绩聘,對(duì)輸入(或環(huán)境條件)進(jìn)行運(yùn)算處理得到輸出(或?qū)崿F(xiàn)過程(事務(wù))控制)。

C++钦扭,首要考慮的是如何構(gòu)造一個(gè)對(duì)象模型纫版,讓這個(gè)模型能夠契合與之對(duì)應(yīng)的問題域,這樣就可以通過獲取對(duì)象的狀態(tài)信息得到輸出或?qū)崿F(xiàn)過程(事務(wù))控制客情。 所以C與C++的最大區(qū)別在于它們的用于解決問題的思想方法不一樣其弊。之所以說C++比C更先進(jìn),是因?yàn)椤?設(shè)計(jì)這個(gè)概念已經(jīng)被融入到C++之中 ”膀斋。

C與C++的最大區(qū)別:在于它們的用于解決問題的思想方法不一樣梭伐。之所以說C++比C更先進(jìn),是因?yàn)椤?設(shè)計(jì)這個(gè)概念已經(jīng)被融入到C++之中 ”仰担,而就語言本身而言糊识,在C中更多的是算法的概念。那么是不是C就不重要了摔蓝,錯(cuò)赂苗!算法是程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),好的設(shè)計(jì)如果沒有好的算法贮尉,一樣不行拌滋。而且,“C加上好的設(shè)計(jì)”也能寫出非常好的東西绘盟。

1.引言  C++語言的創(chuàng)建初衷是“a better C”鸠真,但是這并不意味著C++中類似C語言的全局變量和函數(shù)所采用的編譯和連接方式與C語言完全相同。作為一種欲與C兼容的語言龄毡,C++保留了一部分過程 式語言的特點(diǎn)(被世人稱為“不徹底地面向?qū)ο蟆?吠卷,因而它可以定義不屬于任何類的全局變量和函數(shù)。但是沦零,C++畢竟是一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言祭隔,為了支 持函數(shù)的重載,C++對(duì)全局函數(shù)的處理方式與C有明顯的不同路操。

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2.從標(biāo)準(zhǔn)頭文件說起

某企業(yè)曾經(jīng)給出如下的一道面試題:為什么標(biāo)準(zhǔn)頭文件都有類似以下的結(jié)構(gòu)?

#ifndef __INCvxWorksh

#define __INCvxWorksh

#ifdef __cplusplus

extern "C" {

#endif

/*...*/

#ifdef __cplusplus

}

#endif

#endif /* __INCvxWorksh */

顯然,頭文件中的編譯宏“#ifndef __INCvxWorksh峰弹、#define __INCvxWorksh店量、#endif” 的作用是防止該頭文件被重復(fù)引用。那么

#ifdef __cplusplus

extern "C" {

#endif

#ifdef __cplusplus

}

#endif

的作用又是什么呢?我們將在下文一一道來鞠呈。

3.深層揭密extern "C"  extern "C" 包含雙重含義融师,從字面上即可得到:首先,被它修飾的目標(biāo)是“extern”的;其次蚁吝,被它修飾的目標(biāo)是“C”的旱爆。讓我們來詳細(xì)解讀這兩重含義。

被extern "C"限定的函數(shù)或變量是extern類型的;

extern是C/C++語言中表明函數(shù)和全局變量作用范圍(可見性)的關(guān)鍵字灭将,該關(guān)鍵字告訴編譯器疼鸟,其聲明的函數(shù)和變量可以在本模塊或其它模塊中使用。記住庙曙,下列語句:

extern int a;

僅僅是一個(gè)變量的聲明空镜,其并不是在定義變量a,并未為a分配內(nèi)存空間捌朴。變量a在所有模塊中作為一種全局變量只能被定義一次吴攒,否則會(huì)出現(xiàn)連接錯(cuò)誤。

通常砂蔽,在模塊的頭文件中對(duì)本模塊提供給其它模塊引用的函數(shù)和全局變量以關(guān)鍵字extern聲明洼怔。例如,如果模塊B欲引用該模塊A中定義的全局變量和函數(shù) 時(shí)只需包含模塊A的頭文件即可左驾。這樣镣隶,模塊B中調(diào)用模塊A中的函數(shù)時(shí)极谊,在編譯階段,模塊B雖然找不到該函數(shù)安岂,但是并不會(huì)報(bào)錯(cuò);它會(huì)在連接階段中從模塊A編 譯生成的目標(biāo)代碼中找到此函數(shù)轻猖。

與extern對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵字是static,被它修飾的全局變量和函數(shù)只能在本模塊中使用域那。因此咙边,一個(gè)函數(shù)或變量只可能被本模塊使用時(shí),其不可能被extern “C”修飾次员。

被extern "C"修飾的變量和函數(shù)是按照C語言方式編譯和連接的;

未加extern “C”聲明時(shí)的編譯方式

首先看看C++中對(duì)類似C的函數(shù)是怎樣編譯的败许。

作為一種面向?qū)ο蟮恼Z言,C++支持函數(shù)重載淑蔚,而過程式語言C則不支持市殷。函數(shù)被C++編譯后在符號(hào)庫中的名字與C語言的不同。例如刹衫,假設(shè)某個(gè)函數(shù)的原型為:

void foo( int x, int y );

該函數(shù)被C編譯器編譯后在符號(hào)庫中的名字為_foo被丧,而C++編譯器則會(huì)產(chǎn)生像_foo_int_int之類的名字(不同的編譯器可能生成的名字不同,但是都采用了相同的機(jī)制绪妹,生成的新名字稱為“mangled name”)甥桂。

_foo_int_int這樣的名字包含了函數(shù)名、函數(shù)參數(shù)數(shù)量及類型信息邮旷,C++就是靠這種機(jī)制來實(shí)現(xiàn)函數(shù)重載的黄选。例如,在C++中婶肩,函數(shù)void foo( int x, int y )與void foo( int x, float y )編譯生成的符號(hào)是不相同的办陷,后者為_foo_int_float。

同樣地律歼,C++中的變量 除支持局部變量外民镜,還支持類成員變量和全局變量。用戶所編寫程序的類成員變量可能與全局變量同名险毁,我們以"."來區(qū)分制圈。而本質(zhì)上,編譯器在進(jìn)行編譯時(shí)畔况,與 函數(shù)的處理相似鲸鹦,也為類中的變量取了一個(gè)獨(dú)一無二的名字,這個(gè)名字與用戶程序中同名的全局變量名字不同跷跪。

未加extern "C"聲明時(shí)的連接方式

假設(shè)在C++中馋嗜,模塊A的頭文件如下:

// 模塊A頭文件 moduleA.h

#ifndef MODULE_A_H

#define MODULE_A_H

int foo( int x, int y );

#endif

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在模塊B中引用該函數(shù):

// 模塊B實(shí)現(xiàn)文件 moduleB.cpp

#include "moduleA.h"

foo(2,3);

實(shí)際上,在連接階段庵朝,連接器會(huì)從模塊A生成的目標(biāo)文件moduleA.obj中尋找_foo_int_int這樣的符號(hào)!

加extern "C"聲明后的編譯和連接方式

加extern "C"聲明后,模塊A的頭文件變?yōu)椋?/p>

// 模塊A頭文件 moduleA.h

#ifndef MODULE_A_H

#define MODULE_A_H

extern "C" int foo( int x, int y );

#endif

在模塊B的實(shí)現(xiàn)文件中仍然調(diào)用foo( 2,3 )又厉,其結(jié)果是:

(1)模塊A編譯生成foo的目標(biāo)代碼時(shí)九府,沒有對(duì)其名字進(jìn)行特殊處理,采用了C語言的方式;

(2)連接器在為模塊B的目標(biāo)代碼尋找foo(2,3)調(diào)用時(shí)覆致,尋找的是未經(jīng)修改的符號(hào)名_foo侄旬。

如果在模塊A中函數(shù)聲明了foo為extern "C"類型,而模塊B中包含的是extern int foo( int x, int y ) 煌妈,則模塊B找不到模塊A中的函數(shù);反之亦然儡羔。

所以,可以用一句話概括extern “C”這個(gè)聲明的真實(shí)目的(任何語言中的任何語法特性的誕生都不是隨意而為的璧诵,來源于真實(shí)世界的需求驅(qū)動(dòng)汰蜘。我們?cè)谒伎紗栴}時(shí),不能只停留在這個(gè)語言是怎么 做的之宿,還要問一問它為什么要這么做族操,動(dòng)機(jī)是什么,這樣我們可以更深入地理解許多問題):

實(shí)現(xiàn)C++與C及其它語言的混合編程比被。

明白了C++中extern "C"的設(shè)立動(dòng)機(jī)色难,我們下面來具體分析extern "C"通常的使用技巧。

4.extern "C"的慣用法  (1)在C++中引用C語言中的函數(shù)和變量等缀,在包含C語言頭文件(假設(shè)為cExample.h)時(shí)枷莉,需進(jìn)行下列處理:

extern "C"

{

#include "cExample.h"

}

而在C語言的頭文件中,對(duì)其外部函數(shù)只能指定為extern類型尺迂,C語言中不支持extern "C"聲明笤妙,在.c文件中包含了extern "C"時(shí)會(huì)出現(xiàn)編譯語法錯(cuò)誤。

筆者編寫的C++引用C函數(shù)例子工程中包含的三個(gè)文件的源代碼如下:

/* c語言頭文件:cExample.h */

#ifndef C_EXAMPLE_H

#define C_EXAMPLE_H

extern int add(int x,int y);

#endif

/* c語言實(shí)現(xiàn)文件:cExample.c */

#include "cExample.h"

int add( int x, int y )

{

return x + y;

}

// c++實(shí)現(xiàn)文件噪裕,調(diào)用add:cppFile.cpp

extern "C"

{

#include "cExample.h"

}

int main(int argc, char* argv[])

{

add(2,3);

return 0;

}

如果C++調(diào)用一個(gè)C語言編寫的.DLL時(shí)危喉,當(dāng)包括.DLL的頭文件或聲明接口函數(shù)時(shí),應(yīng)加extern "C" { }州疾。

(2)在C中引用C++語言中的函數(shù)和變量時(shí)辜限,C++的頭文件需添加extern "C",但是在C語言中不能直接引用聲明了extern "C"的該頭文件严蓖,應(yīng)該僅將C文件中將C++中定義的extern "C"函數(shù)聲明為extern類型薄嫡。

筆者編寫的C引用C++函數(shù)例子工程中包含的三個(gè)文件的源代碼如下:

//C++頭文件 cppExample.h

#ifndef CPP_EXAMPLE_H

#define CPP_EXAMPLE_H

extern "C" int add( int x, int y );

#endif

//C++實(shí)現(xiàn)文件 cppExample.cpp

#include "cppExample.h"

int add( int x, int y )

{

return x + y;

}

/* C實(shí)現(xiàn)文件 cFile.c

/* 這樣會(huì)編譯出錯(cuò):#include "cExample.h" */

extern int add( int x, int y );

int main( int argc, char* argv[] )

{

add( 2, 3 );

return 0;

}

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這些是C/C++能做的

服務(wù)器開發(fā)工程師、人工智能闸迷、云計(jì)算工程師嵌纲、信息安全(黑客反黑客)、大數(shù)據(jù) 腥沽、數(shù)據(jù)平臺(tái)逮走、嵌入式工程師、流媒體服務(wù)器今阳、數(shù)據(jù)控解师溅、圖像處理、音頻視頻開發(fā)工程師盾舌、游戲服務(wù)器墓臭、分布式系統(tǒng)、游戲輔助等

如果深入理解了第3節(jié)中所闡述的extern "C"在編譯和連接階段發(fā)揮的作用妖谴,就能真正理解本節(jié)所闡述的從C++引用C函數(shù)和C引用C++函數(shù)的慣用法起便。對(duì)第4節(jié)給出的示例代碼,需要特別留意各個(gè)細(xì)節(jié)窖维。

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