深入理解extern "C"

一、从C与C++编译连接方式深入理解extern "C"
<1>.C和C++对函数的处理方式是不同的.被extern "C"修饰的变量和函数是按照C语言方式编译和连接的.extern "C"用于实现C++与C及其它语言的混合编程。

<2>.未加extern “C”声明时的编译方式

首先看看C++中对类似C的函数是怎样编译的。
作为一种面向对象的语言，C++支持函数重载，而过程式语言C则不支持。函数被C++编译后在符号库中的名字与C语言的不同。例如，假设某个函数的原型为：
void foo( int x, int y );

该函数被C编译器编译后在符号库中的名字为_foo，而C++编译器则会产生像_foo_int_int之类的名字（不同的编译器可能生成的名字不同，但是都采用了相同的机制，生成的新名字称为“mangled name”）。_foo_int_int这样的名字包含了函数名、函数参数数量及类型信息，C++就是靠这种机制来实现函数重载的。例如，在C++中，函数void foo( int x, int y )与void foo( int x, float y )编译生成的符号是不相同的，后者为_foo_int_float。

同样地，C++中的变量 除支持局部变量外，还支持类成员变量和全局变量。用户所编写程序的类成员变量可能与全局变量同名，我们以"."来区分。而本质上，编译器在进行编译时，与 函数的处理相似，也为类中的变量取了一个独一无二的名字，这个名字与用户程序中同名的全局变量名字不同。

<3>.未加extern "C"声明时的连接方式
假设在C++中，模块A的头文件如下：

// 模块A头文件 moduleA.h
#ifndef MODULE_A_H
#define MODULE_A_H
int foo( int x, int y );
#endif

在模块B中引用该函数：
// 模块B实现文件 moduleB.cpp
#include "moduleA.h"
foo(2,3);

实际上，在连接阶段，连接器会从模块A生成的目标文件moduleA.obj中寻找_foo_int_int这样的符号！

<4>.加extern "C"声明后的编译和连接方式

加extern "C"声明后，模块A的头文件变为：
// 模块A头文件 moduleA.h
#ifndef MODULE_A_H
#define MODULE_A_H
extern "C" int foo( int x, int y );
#endif

在模块B的实现文件中仍然调用foo( 2,3 )，其结果是：
（1）模块A编译生成foo的目标代码时，没有对其名字进行特殊处理，采用了C语言的方式；
（2）连接器在为模块B的目标代码寻找foo(2,3)调用时，寻找的是未经修改的符号名_foo。

二、extern "C"用法

<1>.在C++中引用C语言中的函数和变量，在包含C语言头文件（假设为cExample.h）时，需进行下列处理：

extern "C"
{
#include "cExample.h"
}

而在C语言的头文件中，对其外部函数只能指定为extern类型，C语言中不支持extern "C"声明，在.c文件中包含了extern "C"时会出现编译语法错误。

笔者编写的C++引用C函数例子工程中包含的三个文件的源代码如下：

/* c语言头文件：cExample.h */
#ifndef C_EXAMPLE_H
#define C_EXAMPLE_H
extern int add(int x,int y);
#endif
/* c语言实现文件：cExample.c */
#include "cExample.h"
int add( int x, int y )
{
return x + y;
}
// c++实现文件，调用add：cppFile.cpp
extern "C"
{
#include "cExample.h"
}
int main(int argc, char* argv[])
{
add(2,3);
return 0;
}

如果C++调用一个C语言编写的.DLL时，当包括.DLL的头文件或声明接口函数时，应加extern "C" { }。

<2>.在C中引用C++语言中的函数和变量时，C++的头文件需添加extern "C"，但是在C语言中不能直接引用声明了extern "C"的该头文件，应该仅将C文件中将C++中定义的extern "C"函数声明为extern类型。
笔者编写的C引用C++函数例子工程中包含的三个文件的源代码如下：
//C++头文件 cppExample.h
#ifndef CPP_EXAMPLE_H
#define CPP_EXAMPLE_H
extern "C" int add( int x, int y );
#endif
//C++实现文件 cppExample.cpp
#include "cppExample.h"
int add( int x, int y )
{
return x + y;
}
/* C实现文件 cFile.c
/* 这样会编译出错：#include "cExample.h" */
extern int add( int x, int y );
int main( int argc, char* argv[] )
{
add( 2, 3 );
return 0;
}

三、C++中的extern "C"

<1>.在使用extern "C"声明时，有两种不同的形式：一是extern "C"后跟函数（或者变量）声明；另外就是extern "C"｛函数（或变量）声明｝。第一种形式（inline form）表示同时声明为外部连接和C风格连接；而第二种形式仅声明为C风格连接（并不附带外部声明）。例如：

//第一种形式
extern "C" int foo;       //外部变量声明并且C风格连接
extern "C" void bar();    //外部函数声明并且C风格连接，此时就不能为static

//第二种形式
extern "C" {
    int foo;            //C风格连接，并且定义变量（不是外部连接声明！）
   void bar();
}

所以当将第二种形式改写成如下形式时，两种形式才具有等价性：

//第二种形式修改
extern "C" {
   extern int foo;        //这儿的extern声明其作用对象为外部连接
   extern void bar();
}

<2>.对于有extern "C"声明的函数，其作用只是改变了函数的连接形式（采用C风格，即在目标文件中的符号名与函数名相同），并非改变函数的性质（也就是说被修饰的C++函 数还可照常使用C++语言特性，与一般的C++函数除了多了个修饰之外，从外表上看并没有其它区别）。从如下示例程序中可以更清楚地看到这点：

// A.h

#ifndef MY_A_H
#define MY_A_H

#include <iostream>

class A
{
public:
void print()
{
   std::cout<<"Message from class A"<<std::endl;
}
};

#endif //MY_A_H

////////////////////////////////////////////////////

// func.cpp

#include "A.h"

extern "C"
void func(A& a)
{
int* p=new int[23]; // test new operator
*p=1;

a.print();

delete [] p;
}

////////////////////////////////////////////////
// main.cpp

#include "A.h"

extern "C" void func(A& a);

int main()
{
A a;
func(a);

return 0;
}
另外，标准中规定这种形式是非法的：
      extern "C" static void f(); // error
因为extern "C"表明它是外部连接的，与static矛盾（多存储类型声明错误）。