探索C++的秘密之一详解extern "C"

时常在cpp的代码之中看到这样的代码:
 

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

//一段代码

#ifdef __cplusplus
}
#endif

        这样的代码到底是什么意思呢?首先,__cplusplus是cpp中的自定义宏,那么定义了这个宏的话表示这是一段cpp的代码,也就是说,上面的代码的含义是:如果这是一段cpp的代码,那么加入extern "C"{和}处理其中的代码.

        要明白为何使用extern "C",还得从cpp中对函数的重载处理开始说起.在c++中,为了支持重载机制,在编译生成的汇编码中,要对函数的名字进行一些处理,加入比如函数的返回类型等等.而在C中,只是简单的函数名字而已,不会加入其他的信息.也就是说:C++和C对产生的函数名字的处理是不一样的.

         比如下面的一段简单的函数,我们看看加入和不加入extern "C"产生的汇编代码都有哪些变化:

int f(void)
{
    return 1;
}

       在加入extern "C"的时候产生的汇编代码是:
 

    .file    "test.cxx"
    .text
    .align 2
.globl _f
    .def    _f;    .scl    2;    .type    32;    .endef
_f:
    pushl    %ebp
    movl    %esp, %ebp
    movl    $1, %eax
    popl    %ebp
    ret

但是不加入了extern "C"之后
 

 .file "test.cxx"
 .text
 .align 2
.globl __Z1fv
 .def __Z1fv; .scl 2; .type 32; .endef
__Z1fv:
 pushl %ebp
 movl %esp, %ebp
 movl $1, %eax
 popl %ebp
 ret

        两段汇编代码同样都是使用gcc -S命令产生的,所有的地方都是一样的,
唯独是产生的函数名,一个是_f,一个是__Z1fv.

        OK,明白了加入与不加入extern "C"之后对函数名称产生的影响,我们继续我们的讨论:为什么需要使用extern "C"呢?
        C++之父在设计C++之时,考虑到当时已经存在了大量的C代码,为了支持原来的C代码和已经写好C库,需要在C++中尽可能的支持C,而extern "C"就是其中的一个策略.

       试想这样的情况:一个库文件已经用C写好了而且运行得很良好,这个时候我们需要使用这个库文件,但是我们需要使用C++来写这个新的代码.如果这个代码使用的是C++的方式链接这个C库文件的话,那么就会出现链接错误.我们来看一段代码:首先,我们使用C的处理方式来写一个函数,也就是说假设这个函数当时是用C写成的:

//f1.c
extern "C"
{
void f1()
{
    return;
}
}

编译命令是:gcc -c f1.c -o f1.o   产生了一个叫f1.o的库文件.
再写一段代码调用这个f1函数:

// test.cxx
//这个extern表示f1函数在别的地方定义,这样可以通过
//编译,但是链接的时候还是需要
//链接上原来的库文件.
extern void f1();

int main()
{
    f1();

    return 0;
}

通过gcc -c  test.cxx -o test.o 产生一个叫test.o的文件.
然后,我们使用gcc test.o f1.o来链接两个文件,可是出错了,错误的提示是:
test.o(.text + 0x1f):test.cxx: undefine reference to 'f1()'
也就是说,在编译test.cxx的时候编译器是使用C++的方式来处理f1()函数的,但是实际上链接的库文件却是用C的方式来处理函数的,所以就会出现链接过不去的错误:因为链接器找不到函数.
      因此,为了在C++代码中调用用C写成的库文件,就需要用extern "C"来告诉编译器:这是一个用C写成的库文件,请用C的方式来链接它们.
      比如,现在我们有了一个C库文件,它的头文件是f.h,产生的lib文件是f.lib,那么我们如果要在C++中使用这个库文件,我们需要这样写:

extern "C"
{
#include "f.h"
}

回到上面的问题,如果要改正链接错误,我们需要这样子改写test.cxx:
 

extern "C"
{
extern void f1();
}

int main()
{
    f1();

    return 0;
}

重新编译并且链接就可以过去了.

总结:C和C++对函数的处理方式是不同的.extern "C"是使C++能够调用C写作的库文件的一个手段,如果要对编译器提示使用C的方式来处理函数的话,那么就要使用extern "C"来说明.