CPP-基础：extern"C"

简介：extern "C" 包含双重含义，从字面上即可得到：首先，被它修饰的目标是“extern”的；其次，被它修饰的目标是“C”的。让我们来详细解读这两重含义。

含义：

1.被extern限定的函数或变量是extern类型的：

　　a.extern修饰变量的声明。举例来说，如果文件a.c需要引用b.c中变量 int v，就可以在a.c中声明extern int v，然后就可以引用变量v。这里需要注意的是，被引用的变量v的链接属性必须是外链接（external）的，也就是说a.c要引用到v，不只是取决于在a.c中声明extern int v，还取决于变量v本身是能够被引用到的。这涉及到c语言的另外一个话题－－变量的作用域。能够被其他模块以extern修饰符引用到的变量通常是全局变量。还有很重要的一点是，extern int v可以放在a.c中的任何地方，比如你可以在a.c中的函数fun定义的开头处声明extern int v，然后就可以引用到变量v了，只不过这样只能在函数fun作用域中引用v罢了，这还是变量作用域的问题。对于这一点来说，很多人使用的时候都心存顾虑。好像extern声明只能用于文件作用域似的。

 

　　b.extern修饰函数声明。从本质上来讲，变量和函数没有区别。函数名是指向函数二进制块开头处的指针。如果文件a.c需要引用b.c中的函数，比如在b.c中原型是int fun(int mu)，那么就可以在a.c中声明extern int fun（int mu），然后就能使用fun来做任何事情。就像变量的声明一样，extern int fun（int mu）可以放在a.c中任何地方，而不一定非要放在a.c的文件作用域的范围中。对其他模块中函数的引用，最常用的方法是包含这些函数声明的头文件。使用extern和包含头文件来引用函数有什么区别呢？extern的引用方式比包含头文件要简洁得多！extern的使用方法是直截了当的，想引用哪个函数就用extern声明哪个函数。这大概是KISS原则的一种体现吧！这样做的一个明显的好处是，会加速程序的编译（确切的说是预处理）的过程，节省时间。在大型C程序编译过程中，这种差异是非常明显的。

 

2.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；

 

　　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。

实例：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
 #i nclude "moduleA.h"
 foo(,);

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！

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。

如果在模块A中函数声明了foo为extern "C"类型，而模块B中包含的是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，可以用一句话概括extern“C”这个声明的真实目的（任何语言中的任何语法特性的诞生都不是随意而为的，来源于真实世界的需求驱动。我们在思考问题时，不能只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，这样我们可以更深入地理解许多问题）：

实现C++与C及其它语言的混合编程。

明白了C++中extern "C"的设立动机，我们下面来具体分析extern "C"通常的使用技巧。

extern "C"的惯用法

（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
 externint add(int x,int y);
 #endif

 /*c语言实现文件：cExample.c */
 #i nclude "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(,);
 　　return ;
 }

（注意这里如果用GCC编译的时候，请先使用gcc -c选项生成cExample.o，再使用g++ -o cppFile cppFile.cpp cExample.o才能生成预期的c++调用c函数的结果，否则，使用g++ -o cppFile cppFile.cpp cExample.c编译器会报错；而当cppFile.cpp 文件中不使用下列语句

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

而改用

 #i nclude "cExample.h"
 extern "C" int add( int x, int y );

时

g++ -o cppFile cppFile.cpp cExample.c的编译过程会把add函数按c++的方式解释为_foo_int_int这样的符号。

）

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 "cppExample.h" */
 extern int add( int x, int y );
 int main( int argc, char* argv[] )
 {
 　　add( ,  );
 　　return ;
 }