extern "C"與C++中的C函數調用（1）

　　前段時間有人給我發了一篇如何在C中調用C++函數的文章連接，我當時就想，我連如何在C++中調用C都不明白，還談什麼C中調用C++。不過我仍是初略的看了一遍這篇文章，並從中瞭解到一個頗有用的關鍵字：extern "C"；後來我又查找如何在C++中調用C函數，裏面也用到了extern 「C」，因此我想要弄明白C和C++的相互調用，那就應該首先弄明白extern 「C」。因此我到看了些博文，而後在前人的指引下，進行了一些實驗，把實驗結果和個人理解記錄以下。

　　大多數跟這個有關的博文都有相似以下的一段話，這段話對了解C++有一個很好的前導做用，故而依葫蘆畫瓢抄錄下來：

　　C++語言之父當初設計該語言的初衷是「a better C」，因此C++通常被認爲是C的超集合，可是不要所以而誤覺得，「這意味着C++兼容C語言的全部東西」。做爲一種欲與C兼容的語言，C++保留了一部分過程式語言的特色（被世人稱爲「不完全地面向對象」），大部分的C代碼能夠很輕易地在C++中正確編譯，但仍有少數差別，致使某些有效的C代碼在C++中沒法經過編譯。^[1]

一、深刻探索extern "C"

　　首先，分析下面的代碼片斷：

 1 // Demo.h  
 2 #ifndef SRC_DEMO_H  
 3 #define SRC_DEMO_H  
 4 
 5 #ifdef __cplusplus
 6 extern "C" {
 7 #endif 
 8 /*...*/ 
 9 #ifdef __cplusplus
10 }
11 #endif 
12 
13 #endif  // SRC_DEMO_H 

　　顯然，頭文件中的編譯宏「#ifndef SRC_DEMO_H、#define SRC_DEMO_H、#endif」的做用是防止該頭文件被重複引用。那麼，extern "C"又有什麼特殊的做用呢？

　　下面先深刻探索下extern "C"^[2]：

　　extern "C" 包含雙重含義，從字面上便可獲得：首先，被它修飾的目標是「extern」的；其次，被它修飾的目標「C」的。讓咱們來詳細解讀這兩重含義。

　　（1)被extern "C"限定的函數或變量是extern類型的；

　　extern是C/C++語言中代表函數和全局變量做用範圍（可見性）的關鍵字，該關鍵字告訴編譯器，其聲明的函數和變量能夠在本模塊或其它模塊中使用。記住，下列語句：

　　extern int a;

　　僅僅是一個變量的聲明，其並非在定義變量a，並未爲a分配內存空間。變量a在全部模塊中做爲一種全局變量只能被定義一次，不然會出現鏈接錯誤。

　　一般，在模塊的頭文件中對本模塊提供給其它模塊引用的函數和全局變量以關鍵字extern聲明。例如，若是模塊B欲引用該模塊A中定義的全局變量和函數時只需包含模塊A的頭文件便可。這樣，模塊B中調用模塊A中的函數時，在編譯階段，模塊B雖然找不到該函數，可是並不會報錯；它會在鏈接階段中從模塊A編譯生成的目標代碼中找到此函數。

　　與extern對應的關鍵字是static，被它修飾的全局變量和函數只能在本模塊中使用。所以，一個函數或變量只可能被本模塊使用時，其不可能被extern 「C」修飾。

　　(2)被extern "C"修飾的變量和函數表示其是按照C語言方式編譯和鏈接的；

　　C與C++具備不一樣的編譯和連接方式。C編譯器編譯函數時不帶函數的類型信息，只包含函數符號名字；而C++編譯器爲了實現函數重載，在編譯時會帶上函數的類型信息。因此，函數被C++編譯後在符號庫中的名字與C語言的不一樣。例如，假設某個函數的原型爲：

　　void foo( int x, int y );

　　該函數被C編譯器編譯後在符號庫中的名字爲_foo，而C++編譯器則會產生像_foo_int_int之類的名字（不一樣的編譯器可能生成的名字不一樣，可是都採用了相同的機制，生成的新名字稱爲「mangled name」）。

　　_foo_int_int這樣的名字包含了函數名、函數參數數量及類型信息，C++就是靠這種機制來實現函數重載的。例如，在C++中，函數void foo( int x, int y )與void foo( int x, float y )編譯生成的符號是不相同的，後者爲_foo_int_float。

　　一樣地，C++中的變量除支持局部變量外，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，咱們以"."來區分。而本質上，編譯器在進行編譯時，與函數的處理類似，也爲類中的變量取了一個獨一無二的名字，這個名字與用戶程序中同名的全局變量名字不一樣。

　　若是在C++中聲明C中定義的函數時，未加extern "C"聲明，那麼在鏈接階段，鏈接器會從.C文件生成的目標文件中尋找_foo_int_int這樣的符號！

　　若是加上了extern "C"聲明，那麼鏈接器在爲C++代碼尋找f(2,3)的調用時，尋找的是是未經修改的符號名_foo。

　　因此，能夠用一句話歸納extern 「C」這個聲明的真實目的：實現C++與C及其它語言的混合編程。

 

二、extern "C"的使用要點^[3]

　　（1）能夠是單一語句

　　　　　　extern "C" double sqrt(double);

　　（2）能夠是複合語句, 至關於複合語句中的聲明都加了extern "C"

　　extern "C" 
 　{
      double sqrt(double);
      int min(int, int);
   }

　　（3）能夠包含頭文件，至關於頭文件中的聲明都加了extern "C"

　　extern "C"
　　{   
    　　#include <cmath>
 　 }

　　（4）不能夠將extern "C" 添加在函數內部

　　（5）若是函數有多個聲明，能夠都加extern "C", 也能夠只出如今第一次聲明中，後面的聲明會接受第一個連接指示符的規則。

　　（6）除extern "C", 還有extern "FORTRAN" 等。

 

三、參考文獻：

[1] 《編寫高質量代碼：改善C++程序的150個建議》,建議19：明白在C++中如何使用C

[2] 《(轉)C++中extern 「C」含義深層探索》http://www.cppblog.com/Macaulish/archive/2008/06/17/53689.html

[3] 《c++知識點--extern "C"的做用》http://blog.csdn.net/vinep/article/details/3899780