[32] 如何混合C和C++編程 · C++ FAQ Lite

# [32] 如何混合C和C++編程 ## FAQs in section [32]: * [32.1] 混合C和C++編程時我需要知道什么？ * [32.2] 如何在C++代碼中包含標準的C頭文件？ * [32.3] 如何在C++代碼中包含非系統的C頭文件？ * [32.4] 如何修改我自己的C頭文件，以便更容易的在C++代碼中包含他們？ * [32.5] 如何從C++代碼中調用非系統C 函數f（int，char和float）？ from my C++ code?") * [32.6] 如何創建一個C++ 函數f（int，char和float），可以由我的C代碼調用？ that is callable by my C code?") * [32.7] 為什么鏈接器報錯說C / C++函數調用C++ / C函數？ * [32.8] 如何傳遞一個C++ 類對象從/到一個C函數？ * [32.9] 我的C函數可以直接訪問一個C++ 對象的數據嗎？ * [32.10] 為什么C++而不是為C讓我覺得“更加遠離機器”？ ## 32.1 混合C和C++編程時我需要知道什么？以下是一些要點（雖然有些編譯器供應商可能不需要全部要點，查看你的編譯器供應商的文檔）： * 你必須使用你的C++編譯器來編譯的main()（也就是說靜態初始化） * 你的C++編譯器應該能夠進行直接鏈接（也就是說，它有自己的專門類庫） * 你的C和C++編譯器可能需要來自同一個供應商，并具有兼容的版本（也就是說，它們有相同的調用約定）此外，您需要閱讀本節的其余部分，了解如何使你的C可調用的C++函數和/或C++可調用C函數。順便說一下，還有另一種途徑來處理這件事：使用C++編譯器編譯所有代碼（甚至是你的C風格代碼）。這幾乎無需混合C和C++，但是你要格外小心（也可能是，希望！ -發現了一些錯誤）你的C風格的代碼。缺點是你需要更新你的C代碼風格，主要是因為C++編譯器比C編譯器更加嚴謹/挑剔。值得一提的是，清理你的C代碼風格可能會比實際混合C和C++所付出的努力要少，并且清理C代碼風格還能給你帶來一份額外收入。但是很明顯，你幾乎沒有選擇的余地，如果你不能改變C代碼（例如，如果它是來自第三方的）。 ## 32.2 如何在C++代碼中包含標準的C頭文件？要包含一個標準（如`<cstdio>`）頭文件，你不需要做任何事情。例如： ``` //?This?is?C++?code ?#include?<cstdio>????????????????//?Nothing?unusual?in?#include?line ?int?main() ?{ ???std::printf("Hello?world\n");??//?Nothing?unusual?in?the?call?either ... ?} ``` 如果你認為`std::printf`的`std`部分很奇怪，那么最好的辦法是“適應它”。換句話說，它是使用標準庫函數的標準方法，所以你不妨現在開始習慣它。然而，如果你正在使用你的C++編譯器編譯C代碼，你恐怕不想修改所有這些`printf`調用為`std：：printf` 。幸運的是，這種情況下，C代碼將使用舊式頭`<stdio.h>`而不是新型頭`<cstdio>`，命名空間技術將會照顧一切： ``` /*?This?is?C?code?that?I'm?compiling?using?a?C++?compiler?*/ ?#include?<stdio.h>??????????/*?Nothing?unusual?in?#include line?*/ ?int?main() ?{ ???printf("Hello?world\n");??/*?Nothing?unusual?in?the?call?either?*/ ... ?} ``` 最后的評論：如果你有不屬于標準庫C頭文件，你需要遵守一些不同的準則。有兩種情況：要么你不能改變頭文件，要么你可以改變頭文件。 ## 32.3 如何在C++代碼中包含非系統的C頭文件？如果你是其中一個C頭文件不是由系統提供的，你可能需要把`#include`行放到`extern"C"（/ * ... * /）`構造中。這告訴C++編譯器的功能在頭文件中聲明的C函數。 ``` //?This?is?C++?code ?extern?"C"?{ //?Get?declaration?for?f(int?i,?char?c,?float?x) ???#include?"my-C-code.h" ?} ?int?main() ?{ ???f(7,?'x',?3.14);???//?Note:?nothing?unusual?in?the?call ... ?} ``` 注：對于系統提供的C頭文件（如`<cstdio>`）和你可以更改的C頭文件，準則略有不同 ## 32.4 如何修改我自己的C頭文件，以便更容易的在C++代碼中包含他們？如果你包含了不是由系統提供的C頭文件，并且如果你能夠改變的C頭文件，你應該著重考慮通過添加 `extern"C"（...）`塊到頭文件，這樣使C++用戶在C++代碼中更容易使用`#include`。由于C編譯器通不過頭文件含有 `extern"C"`的結構，你需要把`extern"C"{}`行包裹在`#ifdef`預編譯塊中，這樣他們不會被正常的C編譯器編譯。步驟#1：將以下行添加到你C頭文件的頂部（注：符號`__cplusplus `當且僅當編譯器是C++編譯器的時候被定義）： ``` ?#ifdef?__cplusplus ?extern?"C"?{ ?#endif ``` 步驟#2：將以下行添加到你C頭文件的最底部： ``` ?#ifdef?__cplusplus ?} ?#endif ``` 現在您可以`#include`你的C頭文件，不用在C++代碼包含任何的`EXTERN "C"`： ``` //?This?is?C++?code //?Get?declaration?for?f(int?i,?char?c,?float?x) ?#include?"my-C-code.h"???//?Note:?nothing?unusual?in?#include?line ?int?main() ?{ ???f(7,?'x',?3.14);???????//?Note:?nothing?unusual?in?the?call ... ?} ``` 注：對于系統提供的C頭文件（如`<cstdio>`）和你可以更改的C頭文件，準則略有不同注：`#define`宏有4中罪惡：罪惡#1 , 罪惡#2 , 罪惡#3 和罪惡#4 。但有時他們仍然有用。只要別忘了使用后洗清“罪惡”的雙手。 ## 32.5 如何從C++代碼中調用非系統C 函數`f`（`int`，`char`和`float`）？如果你有一個個人的C函數要調用，由于一些其他原因，你沒有或不想在函數聲明中`#include`一個 C頭文件，你可以在C++代碼通過`extern"C"`語法聲明單個的C函數。當然，你需要使用完整的函數原型： ``` extern?"C"?void?f(int?i,?char?c,?float?x); ``` 可以使用大括號聲明幾個C函數： ``` ?extern?"C"?{ ???void???f(int?i,?char?c,?float?x); ???int????g(char*?s,?const?char*?s2); ???double?sqrtOfSumOfSquares(double?a,?double?b); ?} ``` 在此之后你可以象調用C++函數那樣調用該函數： ``` ?int?main() ?{ ???f(7,?'x',?3.14);???//?Note:?nothing?unusual?in?the?call ... ?} ``` ## 32.6 如何創建一個C++ 函數`f`（`int`，`char`和`float`），可以由我的C代碼調用？通過使用`EXTERN的"C"`結構通知C++編譯器`f（int，char,float）`可由一個C編譯器調用： ``` //?This?is?C++?code //?Declare?f(int,char,float)?using?extern?"C": ?extern?"C"?void?f(int?i,?char?c,?float?x); ... //?Define?f(int,char,float)?in?some?C++?module: ?void?f(int?i,?char?c,?float?x) ?{ ... ?} ``` 通過`extern"C"`行告訴編譯器應該使用C調用約定和名字校正(name mangling)（例如，以下劃線開頭）來進行鏈接。由于C不支持重載，所以你不能編寫可以由C程序調用的重載函數。 ## 32.7 為什么鏈接器報錯說C / C++函數調用C++ / C函數？如果你沒有設置對`EXTERN`的`"C"`，你有時會得到鏈接錯誤，而不是編譯器錯誤。這是由于C++編譯器通常是“校正(mangle)”函數名稱（例如，為了支持函數重載），這和C編譯器不同。關于如何使用`EXTERN`的 `"C"`請參考前兩個的FAQs。 ## 32.8 如何傳遞一個C++ 類對象從/到一個C函數？下面是一個例子（關于`extern"C"`，見前面的兩個FAQs）。 ``` //Fred.h: /*?This?header?can?be?read?by?both?C?and?C++?compilers?*/ ?#ifndef?FRED_H ?#define?FRED_H ?#ifdef?__cplusplus ???class?Fred?{ ???public: ?????Fred(); ?????void?wilma(int); ???private: ?????int?a_; ???}; ?#else ???typedef ?????struct?Fred ???????Fred; ?#endif ?#ifdef?__cplusplus ?extern?"C"?{ ?#endif ?#if?defined(__STDC__)?||?defined(__cplusplus) ???extern?void?c_function(Fred*);???/*?ANSI?C?prototypes?*/ ???extern?Fred*?cplusplus_callback_function(Fred*); ?#else ???extern?void?c_function();????????/*?K&R?style?*/ ???extern?Fred*?cplusplus_callback_function(); ?#endif ?#ifdef?__cplusplus ?} ?#endif ?#endif?/*FRED_H*/ // Fred.cpp: //?This?is?C++?code ?#include?"Fred.h" ?Fred::Fred()?:?a_(0)?{?} ?void?Fred::wilma(int?a)?{?} ?Fred*?cplusplus_callback_function(Fred*?fred) ?{ ???fred->wilma(123); ???return?fred; ?} //main.cpp: //?This?is?C++?code ?#include?"Fred.h" ?int?main() ?{ ???Fred?fred; ???c_function(&fred); ... ?} //c-function.c /*?This?is?C?code?*/ ?#include?"Fred.h" ?void?c_function(Fred*?fred) ?{ ???cplusplus_callback_function(fred); ?} ``` 不像C++代碼，C代碼將無法告訴你兩個指針是否指向同一個對象，除非指針完全相同。例如，在C++可以很容易地檢查一個派生類`Derived*`指針`dp`和`Base*`指針`bp`是否指向同一個對象，你可以使用`if(dp == bp)`。C++編譯器自動轉換指針為相同的類型，在這種情況下，轉換為`Base*`，然后比較他們。根據不同的C++編譯器的實現細節，這種轉換有時會改變一個指針值的位數據（bits）。但是C編譯器不會知道該怎么做指針轉換，所以比如從`Derived*`到`Base*`的轉換，必須在由C++編譯器的編譯的代碼中，而不是在C編譯器編譯的C代碼中。 _注意：你必須特別小心轉換為`void*`指針，因為該轉換將不會允許__C__或__C++__編譯器做適當的指針調整！例如（繼續前段內容），如果你把`dp`和`bp`賦值到兩個`void *`指針比如說是`dpv`和`bpv`，有可能`dpv != bpv`即使`dp==bp `。不要說我沒有提醒你！_ ## 32.9 我的C函數可以直接訪問一個C++ 對象的數據嗎？有時。（有關傳遞C+ + 對象到/從C函數的基本內容，閱讀以前的FAQ）。你可以安全地從C函數訪問C++對象的數據，如果C++類： * 沒有虛函數（包括繼承虛函數） * 它的所有數據在相同的訪問級別（私有/保護/公共） * 虛函數沒有完全包含的子對象 C++類有任何基類（或任何完全包含子對象具有基類），訪問數據將在技術上是不可移植的，因為繼承體系下的類的布局與語言無關。然而在實踐中，所有C++編譯器都使用相同的方式：首先是基類對象（多重繼承按照左到右的順序），然后是成員對象。此外，如果類（或任何基類）含有虛函數，幾乎所有C++編譯器給對象添加一個 `void *`，在第一個虛擬函數的位置或在對象的開始位置。同樣，這也不是語言要求的，但幾乎所有的編譯器都是這樣實現的。如果類有任何虛基類，這將更復雜，更不便于移植。一個常見的實現技術是，在對象的最后位置放置一個虛基類對象（ `v` ）（無論`v`在繼承層次結構中的位置）。對象的其它部分按照正常順序布局。每一個虛基類`v`的派生類，實際上都有一個指向`v`的指針。 ## 32.10 為什么C++而不是為C讓我覺得“更加遠離機器”？因為你就是。作為一個面向對象編程語言，C++允許你對問題域建模，這將允許你使用問題域的語言編程，而不是解決方案域的語言。 C的優勢之一是，它已“沒有任何隱藏的機制”：所見即所得。你可以閱讀一個 C程序，“看到”每個時鐘周期。在C++中可不是這樣，老的C程序員（如我們許多人曾經是），對于這個特性往往會很矛盾（也許是“敵視”？）。但當他們轉變到面向對象思想以后，他們往往認識到，雖然C++的隱藏一些機制，但是它也提供了更高的抽象和更簡潔的表達，從而能夠在保持運行時性能的同時降低后期維護成本。當然你可能會編寫糟糕的代碼不管使用任何語言，C++并不保證好的質量，可重用性，抽象，或任何“優異的”測試指標。 _C++中無法阻止糟糕的程序員編寫的糟糕的程序，但是它能夠讓優秀的開發人員創建出色的軟件。_