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1 extern「c」 -extern「c」

簡介

  extern "C" 包含雙重含義,從字面上即可得到:首先,被它修飾的目標是「extern」的;其次,被它修飾的目標是「C」的。讓我們來詳細解讀這兩重含義。

含義

  (1) 被extern 限定的函數或變數是extern類型的:

  a. extern修飾變數的聲明。舉例來說,如果文件a.c需要引用b.c中變數int v,就可以在a.c中聲明extern int v,然後就可以引用變數v。這裡需要注意的是,被引用的變數v的鏈接屬性必須是外鏈接(external)的,也就是說a.c要引用到v,不只是取決於在a.c中聲明extern int v,還取決於變數v本身是能夠被引用到的。這涉及到c語言的另外一個話題--變數的作用域。能夠被其他模塊以extern修飾符引用到的變數通常是全局變數。還有很重要的一點是,extern int v可以放在a.c中的任何地方,比如你可以在a.c中的函數fun定義的開頭處聲明extern int v,然後就可以引用到變數v了,只不過這樣只能在函數fun作用域中引用v罷了,這還是變數作用域的問題。對於這一點來說,很多人使用的時候都心存顧慮。好像extern聲明只能用於文件作用域似的。

  b. extern修飾函數聲明。從本質上來講,變數和函數沒有區別。函數名是指向函數二進位塊開頭處的指針。如果文件a.c需要引用b.c中的函數,比如在b.c中原型是int fun(int mu),那麼就可以在a.c中聲明extern int fun(int mu),然後就能使用fun來做任何事情。就像變數的聲明一樣,extern int fun(int mu)可以放在a.c中任何地方,而不一定非要放在a.c的文件作用域的範圍中。對其他模塊中函數的引用,最常用的方法是包含這些函數聲明的頭文件。使用extern和包含頭文件來引用函數有什麼區別呢?extern的引用方式比包含頭文件要簡潔得多!extern的使用方法是直截了當的,想引用哪個函數就用extern聲明哪個函數。這大概是kiss原則的一種體現吧!這樣做的一個明顯的好處是,會加速程序的編譯(確切的說是預處理)的過程,節省時間。在大型C程序編譯過程中,這種差異是非常明顯的。

  (2) 被extern "C"修飾的變數和函數是按照C語言方式編譯和連接的;

  未加extern 「C」聲明時的編譯方式。

  首先看看C++中對類似C的函數是怎樣編譯的。

  作為一種面向對象的語言,C++支持函數重載,而過程式語言C則不支持。函數被C++編譯后在符號庫中的名字與C語言的不同。例如,假設某個函數的原型為:

  voidfoo( int x, int y );

  該函數被C編譯器編譯后在符號庫中的名字為_foo,而C++編譯器則會產生像_foo_int_int之類的名字(不同的編譯器可能生成的名字不同,但是都採用了相同的機制,生成的新名字稱為「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,後者為_foo_int_float。

  同樣地,C++中的變數除支持局部變數外,還支持類成員變數和全局變數。用戶所編寫程序的類成員變數可能與全局變數同名,我們以"."來區分。而本質上,編譯器在進行編譯時,與函數的處理相似,也為類中的變數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數名字不同。

2 extern「c」 -實例

實例一

  未加extern "C"聲明時的連接方式

  假設在C++中,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

  在模塊B中引用該函數:

  // 模塊B實現文件 moduleB.cpp

  #i nclude "moduleA.h"

  foo(2,3);

  實際上,在連接階段,連接器會從模塊A生成的目標文件moduleA.obj中尋找_foo_int_int這樣的符號!

  加extern "C"聲明后的編譯和連接方式

  加extern "C"聲明后,模塊A的頭文件變為:

  // 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的實現文件中仍然調用foo(2,3),其結果是:

  (1)模塊A編譯生成foo的目標代碼時,沒有對其名字進行特殊處理,採用了C語言的方式;

  (2)連接器在為模塊B的目標代碼尋找foo(2,3)調用時,尋找的是未經修改的符號名_foo。

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

  所以,可以用一句話概括extern 「C」這個聲明的真實目的(任何語言中的任何語法特性的誕生都不是隨意而為的,來源於真實世界的需求驅動。我們在思考問題時,不能只停留在這個語言是怎麼做的,還要問一問它為什麼要這麼做,動機是什麼,這樣我們可以更深入地理解許多問題):

  實現C++與C及其它語言的混合編程。

  明白了C++中extern "C"的設立動機,我們下面來具體分析extern "C"通常的使用技巧。

extern "C"的慣用法

  (1)在C++中引用C語言中的函數和變數,在包含C語言頭文件(假設為cExample.h)時,需進行下列處理:

  extern "C"

  {

  #i nclude "cExample.h"

  }

  而在C語言的頭文件中,對其外部函數只能指定為extern類型,C語言中不支持extern "C"聲明,在.c文件中包含了extern "C"時會出現編譯語法錯誤。

  筆者編寫的C++引用C函數例子工程中包含的三個文件的源代碼如下:

  "

  #ifndef C_EXAMPLE_H

  #define C_EXAMPLE_H

  extern int add(int x,int y);

  #endif

  "

  #i nclude "cExample.h"

  int add( int x, int y )

  {

  return x + y;

  }

  // c++實現文件,調用add:cppFile.cpp

  extern "C"

  {

  #i nclude "cExample.h"

  }

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

  {

  add(2,3);

  return 0;

  }

  (注意這裡如果用GCC編譯的時候,請先使用gcc -c選項生成cExample.o,再使用g++ -o cppFile cppFile.cpp cExample.o才能生成預期的c++調用c函數的結果,否則,使用g++ -o cppFile cppFile.cpp cExample.c編譯器會報錯;而當cppFile.cpp 文件中不使用下列語句

  extern "C"

  {

  #i nclude "cExample.h"

  }

  而改用

  #i nclude "cExample.h"

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

  時

  g++ -o cppFile cppFile.cpp cExample.c的編譯過程會把add函數按c++的方式解釋為_foo_int_int這樣的符號。

  )

  如果C++調用一個C語言編寫的.DLL時,當包括.DLL的頭文件或聲明介面函數時,應加extern "C" { }。

  (2)在C中引用C++語言中的函數和變數時,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,應該僅將C文件中將C++中定義的extern "C"函數聲明為extern類型。

  筆者編寫的C引用C++函數例子工程中包含的三個文件的源代碼如下:

  //C++頭文件 cppExample.h

  #ifndef CPP_EXAMPLE_H

  #define CPP_EXAMPLE_H

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

  #endif

  //C++實現文件 cppExample.cpp

  #i nclude "cppExample.h"

  int add( int x, int y )

  {

  return x + y;

  }

  /* C實現文件 cFile.c

  "

  extern int add( int x, int y );

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

  {

  add( 2, 3 );

  return 0;

  }

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