C 和 C++ 混合编程

http://fangzhzh.info/blog/mixing-c-and-cpp-programming.html

在最近的arm开发中，因为一些特定的需求，需要使用从C文件中调用以前C++程序中的类和方法。参考网上的一些资料，本文¹将相关的知识点简要总结如下：c&c++混合编程的注意事项，在c++函数中调用c函数的方法，在c函数中调用c++函数的方法，在c函数中调用C++对象及其中数据的方法。并在本文的末尾给出C和C++混合编程的例子，例子分别以Makefile和VC6.0工程的形式展现。

注意事项

本部分是从较高的角度需要注意的问题：

• C和C++编译器必须要兼容
• C和C++编译器要有兼容的头文件和运行库

建议使用同一个供货商的编译器：即如果使用的gnu，那么C编译器是gcc，C++编译器是g++。

如何在C++代码中包含标准C头文件？

包含一个标准的头文件（如<cstdio>），不需要任何特别的处理。

// c++ 代码
#include <cstdio>               // 头文件包含没啥特别处理
int main()
{
  std::printf("Hello world\n");// 函数调用没啥特别处理
  return 0;
}

如果，你认为std::printf中的std::很奇怪，那么最好的方式就是“习惯它”。换句话说，这是使用标准库函数的标准方法，所以习惯这种用法就好了。

但是，如果你想要使用C++编译器来编译C代码的话，就不用使用这么奇怪的std::printf()了。这种情况下，你需要包含<stdio.h>，而不是<cstdio>，神奇的命名空间会替你解决所有事情。代码如下：

//使用C++编译器编译的C代码
#include <stdio.h>               // 头文件包含没啥特别处理
int main()
{
  printf("Hello world\n");// 函数调用没啥特别处理
  return 0;
}

补充：如果使用非标准库的头文件的话，关注点会有所改变，非标准库的使用有以下两种情况：不能修改头文件和能够修改头文件。

如何在C++代码中包含非系统C头文件？

如果在C++系统中使用一个非系统提供的c头文件时，需要将#include代码用extern “C”{}包含起来，这个声明告诉C++编译器，包含在内的是C函数的头文件。

//C++ 代码

extern "C" {
//get declaration for f(int i, char c, float x)
  #include "my-c-code.h"
}

int main()
{
  f(7, 'x', 3.14);   //正常调用
}

补充：可能出现的不同情况系统提供的标准头文件(比如<cstdio>)和能够修改头文件。

如何修改C头文件，以使之方便的被C++代码#incldue？

如果需要包含一个非系统的C头文件，同时，你拥有修改此文件的权限，那么强烈建议在文件的内部加上extern “C” {…}，以使用C++程序员能够方便的使用。当然，作为C编译器，是不理解什么叫extern “C”的，因此，需要将extern “C”使用#ifdef包起来。

• 第一步：在C头文件的最顶端加上如下代码（__cplusplus只存在于C++编译器下）

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

• 第二步：在C头文件的最尾部加入如下代码

#ifdef __cplusplus
}
#endif

• 现在，就可以在C++代码中使用C头文件，而不用使用任何蹩脚的extern “C” {}

// this is c++ code
//get the declaration of f(int i, char c, float x)
#include "my-c-mode.h"
int main()
{
  f(7, 'x', 3.14);   //正常调用
}

补充：可能出现的不同情况系统提供的标准头文件(比如<cstdio>)和不能修改头文件。

如何在C++代码中调用非标准的C函数？

现在也许你有一个单独的C函数，但是呢，出于某种原因，你并想包含声明此函数的头文件。那么你可以在C++代码中声明此单独的函数，代用extern “C” 的语法。你应该如下方式使用：

extern "C" void  f(int i, char c, float x);

如果是许多程序的话，可以用大括号包含：

extern "C" {
void   f(int i, char c, float x);
int    g(char* s, char const* s2);
double sqrtOfSumOfSquares(double a, double b);

}

经此声明，在C++函数中调用这些C函数就变的很简单：

int main()
{
   f(7, 'x', 3.14);   // Note: nothing unusual in the call
}

如何写出能够被C代码中调用的C++函数？

当知道一个C++函数会被C编译器调用时，可以使用extern “C” 结构来声明函数。

//c++ code
//声明
extern "C" f(int, char, float);

//....

//在某个C++模块中定义此函数
void f(int i, char c, float x)
{
//.....
}

extern “C” 这行告诉C++编译器，当有external信息在链接时，使用C调用规范和函数命名方式。

另：因为C并不支持重载，所以不能够实现用C调用重载函数。

C/C++混合编程时，出现linker错误

如果，函数没有正确的设置了extern “C”，那么有可能出现链接错误而不是编译错误。这是因为C++编译器经常会”mangle”函数名（做特殊处理）– 一种于C编译器不同的方式。

如何将一个C++类的对象传给一个C函数?

例子： Fred.h:

//此头文件C/C++编译器都访问
/* This header can be read by both C and C++ compilers */
 #ifndef FRED_H
 #define FRED_H

 #ifdef __cplusplus
   class Fred {
   public:
     Fred();
     void wilma(int);
   private:
     int a_;
   };
 #else
   typedef
     struct Fred
       Fred;
 #endif

 #ifdef __cplusplus
 extern "C" {
 #endif

 #if defined(__STDC__) || defined(__cplusplus)
   extern void c_function(Fred*);   /* ANSI C prototypes */
   extern Fred* cplusplus_callback_function(Fred*);
 #else
   extern void c_function();        /* K&R style */
   extern Fred* cplusplus_callback_function();
 #endif

 #ifdef __cplusplus
 }
 #endif

 #endif /*FRED_H*/

Fred.cpp:

// This is C++ code

#include "Fred.h"

int main()
{
  Fred fred;
  c_function(&fred);
  ...
}

c-function.c

/* This is C code */

#include "Fred.h"

void c_function(Fred* fred)
{
  cplusplus_callback_function(fred);
}

c代码不能像c++代码一样，能够分辨出两个指针指向的是同一个对象，除非两个指针是严格的同一个类型。

举个例子，假设有两个对象,Derived* dp，和Base* bp，下面语句if(dp == bp)在c++下正常，c++编译器会自动将两个指针转为同一个类型，在这个例子中，两个指针都给转换成Base*，然后比较。这个过程，C做不到。

显而易见：C编译器不知道如何做种指针转换，所以如果非要对比这两个指针的话，Derived*到Base*的转换应该在C++编译器的地方完成，而不要C编译器做做这个工作。

C函数能够直接访问C++类的数据吗？

看情况。

在以下情况下，C函数能够直接访问C++对象的数据成员：

• 没有虚函数（也不能用继承的虚函数）
• 所以的数据在同一个访问层次（private/protected/public）
• 不包含有虚函数的子对象如果C++类有任意基类（或者是包含基类的子对象），直接认为data在技术上来说，都是不可移植的，因为继承层次下的类的数据的布局不是硬性规定的，所以每个编译器可能会有所不同。想深入了解虚函数相关的实现技术可参考<深入探索C++对象模型>²

链接程序+例子

展示本文用法的例子及使用linux时的链接方法，本例子有Makefile和VC6.0工程两种组织方式：下载地址。

Time-stamp: 2010-12-22 21:48:49 fangzhzh

Footnotes:

¹ http://www.parashift.com/c++-faq-lite/mixing-c-and-cpp.html, http://www.parashift.com/c++-faq-lite/mixing-c-and-cpp.html

² http://book.douban.com/subject/1091086/