extern C的作用具体解释

Posted 2020-10-02 yangykaifa

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1.引言

　　C++语言的创建初衷是“a better C”。可是这并不意味着C++中类似C语言的全局变量和函数所採用的编译和连接方式与C语言全然同样。作为一种欲与C兼容的语言。

C++保留了一部分过程式语言的特点（被世人称为“不彻底地面向对象”）。因而它能够定义不属于不论什么类的全局变量和函数。

可是，C++毕竟是一种面向对象的程序设计语言

，为了支持函数的重载，C++对全局函数的处理方式与C有明显的不同。

 

2.从标准头文件说起

　　某企业以前给出例如以下的一道面试题：

　　面试题

　　为什么标准头文件都有类似下面的结构？

    #ifndef __INCvxWorksh

    #define __INCvxWorksh

    #ifdef __cplusplus

    extern "C" {

    #endif

    /*...*/

    #ifdef __cplusplus

    }

    #endif

    #endif /* __INCvxWorksh */

　　分析

　　显然。头文件里的编译宏“#ifndef __INCvxWorksh、#define __INCvxWorksh、#endif” 的作用是防止该头文件被反复引用。

　　那么

#ifdef __cplusplus

extern "C" {

　#endif

　#ifdef __cplusplus

}

#endif

　　的作用又是什么呢？我们将在下文一一道来。

 

3.深层揭密extern "C"

　　extern "C" 包括双重含义，从字面上就可以得到：首先，被它修饰的目标是“extern”的；其次，被它修饰的目标是“C”的。让我们来具体解读这两重含义。

　　被extern "C"限定的函数或变量是extern类型的；

　 extern是C/C++语言中表明函数和全局变量作用范围（可见性）的keyword，该keyword告诉编译器，其声明的函数和变量能够在本模块或其他模块中使用。记住，下列语句：

　　extern int a;

　　不过一个变量的声明，其并非在定义变量a，并未为a分配内存空间。

变量a在全部模块中作为一种全局变量只能被定义一次，否则会出现连接错误。

　　通常，在模块的头文件里对本模块提供给其他模块引用的函数和全局变量以keywordextern声明。比如，假设模块B欲引用该模块A中定义的全局变量和函数时仅仅需包括模块A的头文件就可以。

这样。模块B中调用模块A中的函数时，在编译阶段。模块B尽管找不到该函数，可是并不会报错；它会在连接阶段中从模块A编译生成的目标代码中找到此函数。

　　与extern相应的keyword是static。被它修饰的全局变量和函数仅仅能在本模块中使用。因此，一个函数或变量仅仅可能被本模块使用时，其不可能被extern “C”修饰。

　　被extern "C"修饰的变量和函数是依照C语言方式编译和连接的；

　　未加extern “C”声明时的编译方式

　　首先看看C++中对类似C的函数是如何编译的。

　　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。

比如。如果某个函数的原型为：

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，可是都採用了同样的机制，生成的新名字称为“mangled name”）。

　　_foo_int_int这种名字包括了函数名、函数參数数量及类型信息。C++就是靠这种机制来实现函数重载的。比如，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同样的。后者为_foo_int_float。

　　相同地，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。用户所编敲代码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。

　　未加extern "C"声明时的连接方式

　　如果在C++中，模块A的头文件例如以下：

// 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这种符号！

　　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的实现文件里仍然调用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，採用了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，寻找的是未经改动的符号名_foo。

　　假设在模块A中函数声明了foo为extern "C"类型，而模块B中包括的是extern int foo( int x, int y ) ，则模块B找不到模块A中的函数；反之亦然。

　　所以，能够用一句话概括extern “C”这个声明的真实目的（不论什么语言中的不论什么语法特性的诞生都不是任意而为的，来源于真实世界的需求驱动。

我们在思考问题时，不能仅仅停留在这个语言是怎么做的，还要问一问它为什么要这么做，动机是什么，这样我们能够更深入地理解很多问题）：

　　实现C++与C及其他语言的混合编程。

明确了C++中extern "C"的设立动机。我们以下来详细分析extern "C"通常的使用技巧。

 

　　4.extern "C"的惯使用方法

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

extern "C"

{

#include "cExample.h"

}

　　而在C语言的头文件里，对其外部函数仅仅能指定为extern类型。C语言中不支持extern "C"声明，在.c文件里包括了extern "C"时会出现编译语法错误。

　　笔者编写的C++引用C函数样例project中包括的三个文件的源码例如以下：

/* c语言头文件：cExample.h */

#ifndef C_EXAMPLE_H

#define C_EXAMPLE_H

extern int add(int x,int y);     //注:写成extern "C" int add(int , int ); 也能够

#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"        //注：此处不妥，假设这样编译通只是，换成 extern "C" int add(int , int ); 能够通过

}

int main(int argc, char* argv[])

{

　add(2,3);

　return 0;

}

　　假设C++调用一个C语言编写的.DLL时，当包含.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++的头文件需加入extern "C"。可是在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文件里将C++中定义的extern "C"函数声明为extern类型。

　　笔者编写的C引用C++函数样例project中包括的三个文件的源码例如以下：

//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;

}

　　假设深入理解了第3节中所阐述的extern "C"在编译和连接阶段发挥的作用，就能真正理解本节所阐述的从C++引用C函数和C引用C++函数的惯使用方法。

对第4节给出的演示样例代码，须要特别留意各个细节。