extern "C"用法详解 2010-08-21 19:14:12
分类： C/C++
1.前言：
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.
2.汇编代码举例：
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。
3. 为何要使用extern “C”
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
4.链接指示符extern C
程序员用链接指示符linkage directive 告诉编译器该函数是用其他的程序设计语言编写的链接指示符有两种形式既可以是单一语句single statement 形式也可以是复合语句compound statement 形式
// 单一语句形式的链接指示符
extern "C" void exit(int);
// 复合语句形式的链接指示符
extern "C" {
int printf( const char* ... );
int scanf( const char* ... );
}
// 复合语句形式的链接指示符
extern "C" {
#include <cmath>
}
链接指示符的第一种形式由关键字extern 后跟一个字符串常量以及一个普通的函数声明构成虽然函数是用另外一种语言编写的但调用它仍然需要类型检查
例如编译器会检查传递给函数exit()的实参的类型是否是int 或者能够隐式地转换成int 型多个函数声明可以用花括号包含在链接指示符复合语句中这是链接指示符的第二种形式花招号被用作分割符表示链接指示符应用在哪些声明上在其他意义上该花括号被忽略所以在花括号中声明的函数名对外是可见的就好像函数是在复合语句外声明的一样
例如在前面的例子中复合语句extern "C"表示函数printf()和scanf()是在C 语言中写的函数因此这个声明的意义就如同printf()和scanf()是在extern "C"复合语句外面声明的一样
当复合语句链接指示符的括号中含有#include 时在头文件中的函数声明都被假定是用链接指示符的程序设计语言所写的。
在前面的例子中在头文件<cmath>中声明的函数都是C函数
5.注意事项：
链接指示符不能出现在函数体中下列代码段将会导致编译错误
int main()
{
// 错误: 链接指示符不能出现在函数内
extern "C" double sqrt( double );
double getValue(); //ok
double result = sqrt ( getValue() );
//...
return 0;
}
如果把链接指示符移到函数体外程序编译将无错误
extern "C" double sqrt( double );
int main()
{
double getValue(); //ok
double result = sqrt ( getValue() );
//...
return 0;
}
但是把链接指示符放在头文件中更合适在那里函数声明描述了函数的接口所属
6.相反的应用：
如果我们希望C++函数能够为C 程序所用又该怎么办呢我们也可以使用extern "C"
链接指示符来使C++函数为C 程序可用
例如
// 函数calc() 可以被C 程序调用
extern "C" double calc( double dparm ) { /* ... */ }
如果一个函数在同一文件中不只被声明一次则链接指示符可以出现在每个声明中它也可以只出现在函数的第一次声明中在这种情况下第二个及以后的声明都接受第一个声明中链接指示符指定的链接规则
例如
// ---- myMath.h ----
extern "C" double calc( double );
// ---- myMath.C ----
// 在Math.h 中的calc() 的声明
#include "myMath.h"
// 定义了extern "C" calc() 函数
// calc() 可以从C 程序中被调用
double calc( double dparm ) { // ...
extern "C"是惟一被保证由所有C++实现都支持的每个编译器实现都可以为其环境下常用的语言提供其他链接指示，例如extern "Ada"可以用来声明是用Ada 语言写的函数，extern "FORTRAN"用来声明是用FORTRAN 语言写的函数等等，因为其他的链接指示随着具体实现的不同而不同所以建议读者查看编译器的用户指南以获得其他链接指示符的进一步信息。