从编译角度看c和c++混合编译

往期地址：

• 操作系统系列一 —— 操作系统概述
• 操作系统系列二 —— 进程
• 操作系统系列三 —— 编译与链接关系
• 操作系统系列四 —— 栈与函数调用关系
• 操作系统系列五——目标文件详解
• 操作系统系列六 —— 详细解释【静态链接】

本期主题：
c和c++混合编译

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1.回顾编译和链接

参考前面文章的链接，编译与链接 ，我们知道构建一共有4步：

1. 预编译
2. 编译
3. 汇编
4. 链接

我们常说的编译和链接，实际上编译包括了前面三步，即 预编译、编译和汇编；

2.简单例子使用gcc和ld

写一个简单的例子，就是两个文件都是c文件，一个定义了func函数，另外一个main函数去调用func函数；

//func.h
#ifndef __FUNC_H__
#define __FUNC_H__
#include 
void func();
#endif

//func.c
#include "func.h"
void func(void)
{
	printf("C code, hello world!\n");
}

//main_c.c
#include "func.h"

int main(void)
{
	printf("main func\n");
	func();
	return 0;
}

1.gcc

使用gcc来编译和链接,makefile文件如下：

c_comp:
	gcc -c func.c
	gcc -c main_c.c
	gcc -o a.out func.o main_c.o
clean:
	rm *.o a.out

1. gcc -c 是将xx.c文件生成目标文件，所谓目标文件的定义参考 操作系统系列五——目标文件详解
2. gcc -o 是将目标文件链接成可执行文件

2.ld存在的问题（//TODO）

前面的例子如果用ld来进行链接，会存在问题：

问题是提示缺少了 puts 的reference信息，原因：

这是由于我们的函数用到了printf，printf的底层就是puts，printf依赖于libc.so，但是我们用ld链接时并未将libc.so链接进去

3.c和c++混合编译

将上面的例子改为cpp程序来调用c写好的接口：

//func.h
#ifndef __FUNC_H__
#define __FUNC_H__
#include 
void func();
#endif

//func.c
#include "func.h"
void func(void)
{
	printf("C code, hello world!\n");
}

//main.cpp
#include "func.h"

int main(void)
{
	printf("main func\n");
	func();
	return 0;
}

makefile如下：

cpp_comp:
	gcc -c func.c
	g++ -c main.cpp
	g++ -o a.out func.o main.o

编译结果：

提示找不到func函数，这是为什么呢？

1.使用nm看符号

我们来定位上面的问题，我们将编译生成的目标文件进行符号解析看看，我们使用nm命令，nm命令能够将目标文件中的symbols（即符号信息）都展示出来
nm命令：
看 main.o 以及 func.o的符号信息：
一看就发现了问题， main.o中对func的符号要求和func.o中的符号要求不一致，所以导致找不到func符号信息。

原因剖析：

对于cpp代码而言，函数有重载的可能性，所以cpp编译的目标文件中，对于函数符号是会有参数信息的，例如 funcv实际上就是func(void)的意思
这也就意味着，使用 C 和 C++ 进行混合编程时，考虑到对函数名的处理方式不同，势必会造成编译器在程序链接阶段无法找到函数具体的实现，导致链接失败。

2.如何混合编译，extern “C”

c++已经考虑到了这个问题，所以提供了一个 extern “C” 的方案，作用是：

extern “C” 既可以修饰一句 C++ 代码，也可以修饰一段 C++ 代码，它的功能是让编译器以处理 C 语言代码的方式来处理修饰的 C++ 代码。

前面我们那个例子，

• 在main.cpp中包含了func.h头文件，main.cpp会以c++的方式来解析func函数
• 而func.c中又是以c的方式来解析func函数

因此解决方案就是在func.h文件中添加extern C，告诉main.cpp同样以c的方式来解析func函数

#ifndef __FUNC_H__
#define __FUNC_H__
#include 

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
	void func();
#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif

再次编译测试，能够正常匹配了：