【使用 `extern “C“` 实现 C++ 与 C 的无缝协作】

概要：当在 C++ 中需要与 C 语言进行交互时，extern "C" 关键字起到重要作用。本文将详细介绍 extern "C" 的含义和用法，帮助读者理解如何在 C++ 代码中使用它与 C 代码进行无缝协作。

目录：

1. 引言
2. C++ 和 C 的差异
3. 链接约定（name mangling）的问题
4. 介绍 extern "C"
   • 4.1 使用 extern "C" 修饰函数声明和定义
   • 4.2 使用 extern "C" 修饰函数指针
   • 4.3 使用 extern "C" 修饰变量声明
5. extern "C" 的注意事项
   • 5.1 多文件项目中的使用
   • 5.2 与命名空间的交互
6. 示例：在 C++ 中调用 C 函数
7. 结论
8. 参考文献

当使用 C++ 编程时，有时需要与 C 语言进行交互，例如调用 C 函数、使用 C 库等。然而，C++ 和 C 之间存在一些差异，包括链接约定（name mangling）和语法规则等。为了确保 C++ 代码能够与 C 代码无缝协作，可以使用 extern "C" 关键字来声明 C 链接约定。

本文将详细介绍 extern "C" 的含义和用法，帮助读者理解如何在 C++ 代码中使用它与 C 代码进行无缝协作。

好的，接下来开始讲解，只要大家耐心看完，我相信你会彻底的弄明白“extern c”

引言

在软件开发中，经常会遇到需要使用 C++ 和 C 混合编程的情况。C++ 作为一种功能更强大的编程语言，提供了诸多高级特性，如面向对象编程、模板、异常处理等。然而，有时需要与已有的 C 代码进行交互，或者使用 C 语言的特定库。这就需要确保 C++ 代码能够与 C 代码无缝协作。

C++ 和 C 之间存在一些差异，其中之一是链接约定（name mangling）。C++ 编译器会根据函数或变量的名称、参数类型和命名空间等信息进行名称修饰，以支持函数重载和其他 C++ 特性。这种修饰使得 C++ 代码在链接时与 C 代码不兼容。

为了解决这个问题，C++ 提供了 extern "C" 关键字。下面将详细介绍 extern "C" 的含义和用法。

C++ 和 C 的差异

C++ 是 C 的超集，继承了 C 语言的大部分语法和特性，并引入了许多新的概念和功能。然而，C++ 在语法和链接约定等方面与 C 存在一些差异。

在语法方面，C++ 提供了诸多新特性，如类、继承、多态、模板等。这些特性使得 C++ 代码更具表现力和灵活性，但与 C 代码不完全兼容。

在链接约定方面，C++ 编译器会对函数和变量进行名称修饰，以支持函数重载和命名空间等特性。名称修饰是指在函数或变量名称前后添加一些额外信息，用于标识其参数类型和其他信息。这样可以区分不同的函数和变量，并确保函数重载能够正常工作。

然而，这种名称修饰使得 C++ 代码在链接时与 C 代码不兼容。C 代码使用的是 C 语言的链接约定，即简单的按照函数或变量的名称进行链接。因此，如果直接将 C++ 代码与 C 代码混合编译，会导

致链接错误。

为了解决这个问题，C++ 提供了 extern "C" 关键字。

链接约定（name mangling）的问题

链接约定是指编译器在链接过程中确定函数和变量如何在目标文件中表示和访问的规则。不同的编程语言和编译器可能使用不同的链接约定。

在 C++ 中，链接约定采用了一种称为名称修饰（name mangling）的技术。名称修饰是指编译器在函数或变量名称前后添加一些额外信息，以标识其参数类型和其他信息。这样可以实现函数重载和支持命名空间等特性。

例如，考虑以下 C++ 代码：

1. namespace MyNamespace {
2. void myFunction(int x);
3. void myFunction(double x);
4. }

复制代码

在编译时，C++ 编译器会对这两个函数进行名称修饰，生成不同的符号：

• MyNamespace::myFunction(int)
• MyNamespace::myFunction(double)

这样，在目标文件中就可以区分不同的函数。然而，如果需要与 C 代码进行链接，由于 C 代码不会进行名称修饰，就无法找到正确的符号，导致链接错误。

为了解决这个问题，可以使用 extern "C" 关键字。

介绍 extern "C"

extern "C" 是 C++ 提供的一个关键字，用于指定函数、变量或代码块使用 C 语言链接约定。它告诉编译器以 C 语言的方式来处理被声明或定义的实体。

extern "C" 的使用方式如下：

1. extern "C" {
2. // C linkage 实体的声明或定义
3. }

复制代码

extern "C" 关键字用于包裹函数、变量或代码块，并告诉编译器其中的实体应使用 C 语言链接约定。

使用 extern "C" 修饰函数声明和定义

在 C++ 中，使用 extern "C" 修饰函数声明和定义，可以告诉编译器使用 C 语言的链接约定处理这些函数。这样就可以在 C++ 代码中调用 C 函数，或者与 C 代码无缝协作。

以下是使用 extern "C" 修饰函数声明的示例：

1. extern "C" void myFunction();

复制代码

这样声明的函数 myFunction 将使用 C 语言的链接约定，不会进行名称修饰。

同样，可以使用 extern "C" 修饰函数定义，如下所示：

1. extern "C" void myFunction() {
2. // 函数体
3. }

复制代码

使用 extern "C" 修饰函数声明和定义后，可以在 C++ 代码中直接调用这些函数，无需担心链接错误。

使用 extern "C" 修饰函数指针

在 C++ 中，函数指针是一种常见的

用法，可以用于回调函数、事件处理等场景。如果需要在 C++ 代码中使用指向 C 函数的指针，可以使用 extern "C" 修饰函数指针类型。

以下是使用 extern "C" 修饰函数指针类型的示例：

1. extern "C" {
2. typedef void (*CFunctionPtr)(int);
3. }

复制代码

这样声明的 CFunctionPtr 类型是一个指向 C 函数的指针类型，可以在 C++ 代码中使用它来存储和调用 C 函数的指针。

使用 extern "C" 修饰变量声明

在 C++ 中，使用 extern "C" 修饰变量声明，可以告诉编译器使用 C 语言的链接约定处理这些变量。这样可以在 C++ 代码中访问和使用这些变量，或者与 C 代码共享变量。

以下是使用 extern "C" 修饰变量声明的示例：

1. extern "C" {
2. extern int myVariable;
3. }

复制代码

这样声明的变量 myVariable 将使用 C 语言的链接约定，在 C++ 代码中可以直接访问和使用它。

extern "C" 的注意事项

在使用 extern "C" 进行 C++ 和 C 的无缝协作时，有一些注意事项需要考虑。

多文件项目中的使用

在多文件的 C++ 项目中，如果某个头文件需要与 C 代码进行交互，应该使用 extern "C" 对函数声明进行修饰，而不是对函数定义进行修饰。

例如，考虑以下情况：

• myheader.h 头文件包含需要与 C 代码交互的函数声明
• myimplementation.cpp 源文件包含函数的实现

1. // myheader.h
3. #ifdef __cplusplus
4. extern "C" {
5. #endif
7. void myFunction();
9. #ifdef __cplusplus
10. }
11. #endif

复制代码

1. // myimplementation.cpp
3. #include "myheader.h"
5. void myFunction() {
6. // 函数实现
7. }

复制代码

在 myheader.h 中，使用了条件编译 #ifdef __cplusplus，这样可以确保只有在 C++ 编译环境下才会进行 extern "C" 的修饰。这样做可以避免在纯 C 项目中出现语法错误。

与命名空间的交互

在 C++ 中，命名空间是一种常用的组织代码的机制。当与 C 代码进行交互时，需要注意命名空间的处理。

如果 C++ 代码中的函数或变量属于某个命名空间，并且需要与 C 代码交互，应将 extern "C" 的使用范围限制在命名空间外部。

例如，考虑以下情况：

1. namespace MyNamespace {
2. extern "C" {
3. void myFunction();
4. }
5. }

复制代码

在这种情况下，myFunction 函数将使用 C 语

言的链接约定。然而，由于 extern "C" 的作用范围限制在命名空间内部，函数名仍然会进行名称修饰。因此，在与 C 代码进行链接时，仍然会导致链接错误。

为了避免这个问题，应将 extern "C" 的使用范围限制在命名空间外部，如下所示：

1. extern "C" {
2. namespace MyNamespace {
3. void myFunction();
4. }
5. }

复制代码

这样可以确保函数名不会进行名称修饰，与 C 代码无缝协作。

示例：在 C++ 中调用 C 函数

以下是一个简单的示例，展示如何在 C++ 代码中调用 C 函数，使用 extern "C" 实现 C++ 和 C 的无缝协作。

假设有以下 C 代码文件 mylibrary.c：

1. // mylibrary.c
3. #include <stdio.h>
5. void myFunction() {
6. printf("Hello from C\n");
7. }

复制代码

接下来，创建一个 C++ 代码文件 main.cpp，在其中调用 C 函数：

1. // main.cpp
3. #include <iostream>
5. extern "C" {
6. void myFunction();
7. }
9. int main() {
10. std::cout << "Hello from C++" << std::endl;
11. myFunction();
12. return 0;
13. }

复制代码

在 main.cpp 中，使用 extern "C" 修饰了 myFunction 函数的声明，以确保使用 C 语言的链接约定。

编译并运行这个示例，将会输出：

1. Hello from C++
2. Hello from C

复制代码

这表明 C++ 代码成功调用了 C 函数，并且两者之间实现了无缝协作。

结论

通过使用 extern "C" 关键字，可以在 C++ 代码中实现与 C 代码的无缝协作。它用于指定函数、变量或代码块使用 C 语言的链接约定，避免了 C++ 名称修饰导致的链接错误。

在与 C 代码进行交互时，需要注意 extern "C" 的使用范围，以及与命名空间的交互。同时，在多文件项目中使用 extern "C" 时，应将修饰范围限制在函数声明上，而不是函数定义上。

希望本文能帮助读者理解和使用 extern "C" 关键字，实现 C++ 和 C 的无缝协作。在实际开发中，根据具体需求合理使用 extern "C"，使得 C++ 代码能够与 C 代码高效地交互。

参考文献：

• Bjarne Stroustrup. (2014). The C++ Programming Language. Addison-Wesley.
• ISO/IEC. (2020). Programming Languages – C++. Linkage specifications.