C++中的extern “C”用法详解
符号
大家都知道,从代码到可执行程序需要经过编译和链接两个过程,其中编译阶段会做语法检测,代码展开,另外它还会做一件事,就是将变量转成符号,链接的时候其实是通过符号来定位的。编译器在编译C和C++代码时,将变量转成符号的过程是不同的。本文所使用的编译器为gcc4.4.7
我们先来看一段简单的代码
/* hello.c */ #include <stdio.h> const char* g_prefix = "hello "; void hello(const char* name) { printf("%s%s", g_prefix, name); }
注意,这里的文件名为hello.c,我们执行编译gcc -c hello.c得到目标文件hello.o,在Linux下用nm查看目标文件的符号表得到如下结果($符号代表shell命令提示符)
$ nm hello.o 0000000000000000 D g_prefix 0000000000000000 T hello U printf
这是C代码编译后的符号列表,其中第三列为编译后的符号名,我们主要看自己定义的全局变量g_prefix和函数hello,它们的编译后的符号名和代码里的名字是一样的。我们将hello.c重命名为hello.cpp,重新编译gcc -c hello.cpp得到hello.o,在用nm查看,结果如下
0000000000000000 T _Z5helloPKc U __gxx_personality_v0 0000000000000000 D g_prefix U printf
这是C++代码编译后的符号列表,gcc会自动根据文件后缀名来识别C和C++代码,这时我们发现g_prefix的符号没变,但函数hello的符号变成了_Z5helloPKc,这就说明gcc在编译C和C++代码时处理方式是不一样的,对于C代码,变量的符号名就是变量本身(在早期编译器会为C代码变量前加下划线_,现在默认都不会了,在编译时可以通过编译选项-fno-leading-underscore和-fleading-underscore来显式设置),而对于C++代码,如果是数据变量并且没有嵌套,符号名也是本身,如果变量名有嵌套(在名称空间或类里)或者是函数名,符号名就会按如下规则来处理
1、 符号以_Z开始
2、 如果有嵌套,后面紧跟N,然后是名称空间、类、函数的名字,名字前的数字是长度,以E结尾
3、 如果没嵌套,则直接是名字长度后面跟着名字
4、 最后是参数列表,类型和符号对应关系如下
int -> i float -> f double -> d char -> c void -> v const -> K * -> P
这样就很好理解为什么C++代码里的void hello(const char*)编译之后符号为_Z5helloPKc(PKc翻译成类型要从右到左翻译为char const *,这是编译器内部的表示方式,我们习惯的表示方式是const char*,两者是一样的),c++filt工具可以从符号反推名字,使用方法为c++filt _Z5helloPKc
这样也很容易理解为什么C++支持函数重载而C不支持了,因为C++将函数修饰为符号时把函数的参数类型加进去了,而C却没有,所以在C++下,即便函数名相同,只要参数不同,它们的符号名是不会冲突的。我们可以通过下面一个例子来验证变量名和符号的这种关系。
/ * filename : test.cpp */ #include <stdio.h> namespace myname { int var = 42; } extern int _ZN6myname3varE; int main() { printf("%d\n", _ZN6myname3varE); return 0; }
这里我们在名称空间namespace定义了全局变量var,根据前面的内容,它会被修饰为符号_ZN6myname3varE,然后我们手动声明了外部变量_ZN6myname3varE并将其打印出来。编译并运行,它的值正好就是var的值
$ gcc test.cpp -o test -lstdc++ $ ./test 42
extern "C"
有了符号的概念我们再来看extern “C”的用法就很容易了
extern "C" { int func(int); int var; }
它的意思就是告诉编译器将extern “C”后面的括号里的代码当做C代码来处理,当然我们也可以以单条语句来声明
extern "C" int func(int); extern "C" int var;
这样就声明了C类型的func和var。很多时候我们写一个头文件声明了一些C语言的函数,而这些函数可能被C和C++代码调用,当我们提供给C++代码调用时,需要在头文件里加extern “C”,否则C++编译的时候会找不到符号,而给C代码调用时又不能加extern “C”,因为C是不支持这样的语法的,常见的处理方式是这样的,我们以C的库函数memset为例
#ifdef __cplusplus extern "C" { #endif void *memset(void*, int, size_t); #ifdef __cplusplus } #endif
其中__cplusplus是C++编译器定义的一个宏,如果这份代码和C++一起编译,那么memset会在extern "C"里被声明,如果是和C代码一起编译则直接声明,由于__cplusplus没有被定义,所以也不会有语法错误。这样的技巧在系统头文件里经常被用到。
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