【 C++入门 】函数重载、extern“C“

目录

一、函数重载

        1、函数重载概念

        2、函数重载注意点

        3、问题：为何C语言不支持函数重载，反倒C++可以？

              Linux环境下演示函数重载

              回顾程序的编译链接

              采用C语言编译器编译后结果

                      gcc的函数名修饰规则

              采用C++编译器编译后结果

                      g++的函数名修饰规则

              结论

二、extern"C"

        1、C++如何调用C的静态库

              建立C的静态库

              在C++工程里配置链接C的静态库目录

              调用过程

        2、C如何调C++的静态库

              建立C++的静态库

              在C工程里配置链接C++的静态库目录

              调用过程

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一、函数重载

自然语言中，一个词可以有多重含义，人们可以通过上下文来判断该词真实的含义，即该词被重载了。比如：以前有一个笑话，国有两个体育项目大家根本不用看，也不用担心。一个是乒乓球，一个是男足。前者是“谁也赢不了！”，后者是“谁也赢不了！”

1、函数重载概念

函数重载:是函数的一种特殊情况。C语言不支持函数重载，而C++允许在同一作用域中声明几个功能类似的同名函数，这些同名函数的形参列表(参数个数 或 类型 或 顺序)必须不同，常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题

• 参数类型不同：

• 参数个数不同：

• 顺序不同 

2、函数重载注意点

仅仅修改函数返回类型不是函数重载

因为无法区分你要调用的是谁

3、问题：为何C语言不支持函数重载，反倒C++可以？

有了函数重载，确实要比不支持函数重载的C语言上方便了许多，这难免会有人提问到：

1. 既然函数重载这么好，为何C语言就不行呢？
2. C++又是如何支持函数重载的呢？

接下来，我就展开来讨论下：首先，为了更好的显现出其具体操作过程，我将在Linux的环境下向大家展示其具体过程。其次，解释其原理需要借助我们之前讲解过的程序的编译链接，所以下文我也会带着再简要讲解下。所以，正文开始：

Linux环境下演示函数重载

• gcc编译 -- C语言版本

首先，我们在Linux环境下创建3个目录：f.h、f.c、test.c。来分别进行声明、定义、实现。

注意后缀，都是以.c命名，这说明以下操作是在C语言的情况下进行的

并且对上述代码编译运行后没有错误，接下来用gcc编译对它生成tc可执行程序，用g++编译对它生成tcpp可执行程序，并且两个文件编译运行均没错误

接下来，我们在原有文件的基础上再写一个函数来确保其是函数重载 

 此时我们用gcc对它进行编译：

很明显发生错误，再强调下，上述操作是在C语言的基础上完成的。这就足矣说明，C语言是不支持函数重载的，想要搞清楚原因前，就要先明白程序的编译链接，看下文：

回顾程序的编译链接

程序的编译链接我在曾经的一篇博文中已详细讲解过，这里直接给出链接：

程序的环境

针对上述的三个目录文件：f.h、f.c、test.c，接下来展开讨论：

程序的编译链接分为四大过程：

1. 预处理 -- 头文件展开、宏替换、条件编译、去掉注释。预处理后生成f.i和test.i文件
2. 编译 -- 检查语法，生成汇编代码。编译后生成f.s和test.s文件
3. 汇编 -- 把汇编代码转换成二进制的机器码。汇编后生成f.o和test.o文件
4. 链接 -- 合并段表、符号表的合并和符号表的重定位。通俗讲就是找调用函数的地址，链接对应上，合并到一起

看图：

• 首先预处理：

•  其次编译，会生成符号表（记录的是函数定义和函数地址的映射）以及函数调用指令

这里生成了main函数的指令，其中有f，因为还不知道确切的地址，只是有声明，所以先用?表示，接着进入链接，找调用函数的地址，链接对应上，并合并到一起 。随后就在编译形成的符号表里寻找与main函数指令相同的函数名，并找到其地址

采用C语言编译器编译后结果

我们采用如下指令进行编译：

结果如下：

gcc的函数名修饰规则

有没有发现直接以函数名命名，没有任何其它的修饰，这么做也就注定造成了出现多个相同函数名的时候，在链接时call不知道链接哪个，因为函数名都是一样的，找不到其地址，这也就说明了C语言不支持函数重载，其链接过程的图示和上述图示一样：

采用C++编译器编译后结果

我们采用如下指令编译：

结果如下：

• 函数一：

• 函数二：

 

g++的函数名修饰规则

仔细观察C++版本的汇编指令，观察两个不同函数的函数名修饰样式：

• 一个是<_Z1fid>:
• 另一个是<_Z1fdi>:

有没有发现它把参数类型的首字母带进去了，那也就意味着你的参数的类型不同，个数不同，参数顺序不同都会导致函数名不同

这个时候，C++编译后生成的符号表里以及链接时函数调用指令应该是这个样子：

这个时候，C++在链接的过程中，call找的就是其修饰后的函数名，函数名不同，自然不会出错，这就是C++支持函数重载的核心所在，而C语言的函数命名规则是根据函数名设定的，函数名相同的话，链接就会出错，找不到确切地址，自然不会支持函数重载

• 再来确定下C++函数名的修饰规则：

_Z 函数名长度 函数名 类型首字母

而返回值的不同并不会影响到函数名的修饰规则，这也就是为什么前面强调的函数返回类型不同不支持函数重载

结论

C++支持函数重载而C语言不支持是因为函数在内存中的存储方式不相同，C语言是直接以函数名修饰，而C++是_Z 函数名长度 函数名 类型首字母，导致C++支持重载，而C语言不支持重载。

二、extern"C"

有时候在C++工程中可能需要将某些函数按照C的风格来编译，在函数前加extern "C"，意思是告诉编译器，将该函数按照C语言规则来编译。比如：tcmalloc是google用C++实现的一个项目，他提供tcmallc()和tcfree两个接口来使用，但如果是C项目就没办法使用，那么他就使用extern “C”来解决。

接下来，我就向大家展示下如何在C++和C之间互相调用：

1、C++如何调用C的静态库

我们以之前写过的队列为例，来演示：

建立C的静态库

首先，把我们之前写好的栈拷贝到新项目来：

此时编译运行是不通过的（没有调用main函数接口），接下来将其改成静态库试试：

• 1、右键属性

• 单击配置类型更改为静态库

此时编译运行，生成.lib后缀的文件

现在有一个C++的项目，想要调用刚才C语言的静态库，如下：

以括号匹配这道题为例，解决这道题需要用到栈的思想。

 现在C++的项目已经创建完毕，该到了调用的时刻了，看下文：

在C++工程里配置链接C的静态库目录

首先，最基本的我要先包头文件，但是自己创建的这个项目工程里并没有栈.h文件，所以要在文件目录的上层寻找：

此时编译之后就会看到，编译没有问题，但是运行会报一堆错误：

为什么会出现运行错误呢？

就是因为我们对C配置了静态库，现在对这个C++工程也要配置下，如下：

首先：

其次：

随后，把附加库目录生成的.lib文件名字放到如图所示位置：

此时链接器链接就会链接到它的静态库

此时再编译运行，发现依旧会出错

 但是当我把Stack.c的后缀改为cpp时

此时再运行看看：

此时编译运行通过了，为什么把Stack_C的后缀改为.cpp就可以通过呢？

这里就牵扯到上文谈到的C++和C在汇编中不同的函数名修饰规则了，在C语言中，只有函数名，可是C++有函数类型个数什么的，用原先.c后缀的话就会导致链接出错，改为后缀.cpp就实现了C++调C++，就没有问题了。

• 可现在明确指出要用C++调用C，该如何操作呢？

见下文：

调用过程

此时就要用到我们的extern"C"。要知道C++是兼容C的，它认识C语言的命名规则，

加上extern"C"后，我Stack.h声明的这些东西，都会展开在extern"C"这个括号里面，核心作用就是告诉编译器，extern "C" 声明的函数，是C库，要用C的方式链接调用

此时我再运行下看看：

此时发现就没有任何问题了，这就成功实现了C++调用C。 

2、C如何调C++的静态库

实现了C++调C，接下来实现下C调C++。

建立C++的静态库

老样子，依旧是新建一个空工程，还是以栈为例，把原先写的栈拷贝到新工程，不过此工程是封给C++的，这里我们要先把此工程配置为静态库。

首先 

其次，改为静态库：

此时编译运行：

可以发现在如下的目录下生成.lib后缀的文件

 此时配置静态库就完成了。

在C工程里配置链接C++的静态库目录

接着，创建一个C的项目：

第一步依旧是把头文件包上，依然是去上层目录寻找：

此时你会发现，编译没有错误，其实这里的编译是有问题的，这里链接的其实是C的库，这个时候是C调C，这里我们需要重新配置下链接库目录。

随后，再把Stack_CPP.lib拷贝到附加依赖项的前面：

此时编译运行依旧会报错

此时就是链接错误

依旧是跟C++的函数名修饰规则有关，C语言是没有修饰的，而C++是修饰过的，这里当然会出现链接错误。

这里的解决方案也并不是像C++那样仅仅加个extern"C"就可以解决的，因为extern"C"只是在C++支持，C语言不支持。

具体如何操作呢？只需要在extern"C"的基础上加上条件编译即可解决，具体过程见下文：

调用过程

这里我们针对Stack_CPP静态库进行修改，这里有两种方法：

• 法一：在Stack.h文件声明的所有函数前加上extern"C"

在C++这个工程里面对每一个声明加上extern "C"是为了告诉C++这些函数要用C的方式去编译，此时我到C工程项目里面去编译运行：

发现又出错了，这又是为什么呢？（头文件展开出错）

很简单：在这个C的项目前面我们包了头文件Stack.h，包上的这个头文件中里面就加上了我们先前的extern "C"，此时出错不理所应当，因为C语言不支持extern"C"

此时我们针对C++工程巧用条件编译：

解释下此图红框框里的意思：

如若满足C++的标准，那么就把EXTERN_C替换成extern"C"，让其在C++工程中将这些函数用C语言的标准去访问，如若不满足C++标准，那么就把EXTERN_C看为空，啥也没有，这样在C项目工程那链接的时候，根本不会出现EXTERN_C，又满足了链接要求

我们在C项目工程里编译运行看看：

编译运行成功了，是不是非常神奇。 不得不在这感慨一句条件编译学到现在没想到是在C调C++的时候体现出来了。

当然其实这里还有一种更为简洁的写法，看下文：

• 法二：

为了避免重复写EXTERN_C，我们可以这样：

先在C++项目工程里面把声明的函数用extern"C"整体包起来：

其次，加上条件编译：

再对C项目工程编译运行：

此时编译运行同样是没有任何错误。

此时C调C++就结束了，不得不再次感慨条件编译牛皮！！

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总结

本篇博文旨在强调了函数重载以及其内部原理，详解了为何C++支持函数重载，而C不支持。

此博文另一核心知识点旨在讲述了C++和C之间如何实现互相调用

创作不易、还望给个三连哈~