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【C与C++的相互调用方法】_c调用c++函数

c调用c++函数

C与C++为什么相互调用的方式不同

  C 和 C++ 之间的相互调用方式存在区别,主要是由于 C 和 C++ 语言本身的设计和特性不同。

  • 函数调用和参数传递方式不同:C 和 C++ 在函数调用和参数传递方面有一些不同之处。C 使用标准的函数调用约定,而 C++ 在函数调用中可能包含额外的信息,如函数重载和默认参数。为了正确匹配函数签名,C++ 编译器可能会在函数名上进行名称修饰(name mangling)。
  • 函数重载和名称修饰:C++ 支持函数重载,即可以有相同的函数名但不同的参数列表。为了在可执行文件中区分这些重载函数,C++ 编译器会在函数名中添加一些信息,以便于重载解析。这与 C 的函数名约定不同,C 中函数名是平铺的。
  • 链接库的差异:C 和 C++ 编译器链接不同的标准库。C 编译器链接 C 标准库,而 C++ 编译器链接 C++ 标准库。由于标准库可能涉及不同的函数和数据结构,因此在链接阶段可能会有不同的处理。
  • 编译器特性:C 和 C++ 编译器对代码的解析、优化、链接等可能会有不同的处理方式,这可能会导致在 C 和 C++ 相互调用时需要进行适当的处理。

  解决手段:为了在 C 和 C++ 之间实现相互调用,C++ 引入了 extern “C” 语法,它可以用来告诉 C++ 编译器在函数声明上使用 C 的调用约定,以便在链接阶段能够正确解析函数名。这种设计是为了在 C 和 C++ 之间实现互操作性,但由于两者的语法和特性存在差异,因此在调用方式、编译器行为和链接方式上会存在一些差异。

C++中调用C

  话不多说,直接上案例,下面是一个简单的示例,演示了如何在 C++ 代码中调用 C 函数:

首先分别创建三个文件:mylib.cmylib.hmain.cpp

  mylib.c如下:

// mylib.c
#include <stdio.h>

void my_c_function() {
    printf("This is a C function.\n");
}
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  mylib.h如下:

// mylib.h
#ifndef MYLIB_H
#define MYLIB_H

void my_c_function();

#endif // MYLIB_H
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  main.cpp如下:

// main.cpp
#include <iostream>

extern "C" {
    // 声明 C 函数的原型
    void my_c_function();
}

int main() {
    std::cout << "Calling a C function from C++:" << std::endl;

    // 调用 C 函数
    my_c_function();

    return 0;
}
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  在这个示例中,我们使用了 #include "mylib.h" 来引入头文件,并在 C++ 中调用了 my_c_function()。这样就能正确地在 C++ 中调用 C 函数。编译步骤如下:

gcc -c mylib.c -o mylib.o   # 编译 C 文件为目标文件
g++ -c main.cpp -o main.o   # 编译 C++ 文件为目标文件
g++ main.o mylib.o -o app  # 链接目标文件生成可执行文件
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  编译后的文件列表如下:
在这里插入图片描述
  然后运行可执行文件./app得到输出结果:
在这里插入图片描述
  这里可以使用objdump命令查看编译之后的中间文件mylib.omain.o的符号表:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
  可以发现,my_c_function()函数编译出的名称在mylib.omain.o是相同。这是由于 C++ 文件中使用 extern “C” 来声明 C 调用约定,以便 C 能够正确解析函数名。
  我们来看看如果没有使用extern “C” 后的编译情况吧:
在这里插入图片描述
  可以发现,不使用 extern “C”, 函数 my_c_function 编译后名称变为了 (_Z13my_c_functionv)
  是由于在C++中,函数名在编译后会根据函数的参数类型和返回类型进行名称重整(Name Mangling),以支持函数重载等特性。这是因为C++支持函数的参数类型和个数可以不同,所以需要在编译后为每个函数生成一个唯一的名称。
  当你在C++中调用一个C函数时,如果不使用 extern “C” 声明,C++ 编译器会默认对函数名进行名称重整。而在C语言中,函数名不会被重整。
  如果你在C++中调用了一个C函数,并且没有使用 extern “C” 声明,C++ 编译器会对函数名进行名称重整,生成一个新的名字,类似 _Z13my_c_functionv 这样的名称。这个过程被称为名称重整(Name Mangling),是为了确保函数在C++中能够正确处理函数重载等特性。

C中调用C++

  下面还是来看一个简单的示例,演示了如何在 C 代码中调用 C++ 函数:

首先分别创建三个文件:mylib.cppmylib.hmain.c

  mylib.cpp如下:

// mylib.cpp
#include <iostream>

#include "mylib.h"

void my_cpp_function(int num) {
    std::cout << "C++ function called with number: " << num << std::endl;
}
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  mylib.h如下:

// mylib.h
#ifndef MYLIB_H
#define MYLIB_H

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

    void my_cpp_function(int num);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif // MYLIB_H

#endif // MYLIB_H
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  main.c如下:

// c_main.c
#include <stdio.h>

#include "mylib.h"

int main() {
    printf("Calling C++ function from C\n");
    
    // Call the C++ function
    my_cpp_function(42);
    
    return 0;
}
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  在这个示例中,我们使用了 #include "mylib.h" 来引入头文件,并在 main.c 中调用了 my_cpp_function()。这样就能正确地在 C 中调用 C++ 函数。编译步骤如下:

g++ -c mylib.cpp -o mylib.o   # 编译 C 文件为目标文件
gcc -o main main.c mylib.o -lstdc++  # 链接目标文件生成可执行文件
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注释-lstdc++ 是用于链接 C++ 标准库的编译选项。在Linux系统中,C++ 标准库通常被命名为 libstdc++.so,使用 -lstdc++ 编译选项可以将这个库链接到可执行文件中,以便在运行时使用C++的标准库函数和功能。

  如果缺少 -lstdc++ 则会报错:
在这里插入图片描述
  编译后的文件列表如下:
在这里插入图片描述
  然后运行可执行文件:./main得到输出结果:
在这里插入图片描述
  这里解释一下mylib.h头文件中的 #ifdef __cplusplus:在main.c文件夹中调用mylib.h头文件,但是 C 语言中并没有 extern 这个关键字,因此,使用 #ifdef __cplusplus来充当一个译时候的阀门。
  总结一下:对于C调用C++的情况,没有 extern “C” 这样的关键字。您需要在C++代码中使用 extern “C” 来确保C++函数按照C的方式进行链接,同时在C代码中包含相应的头文件并调用这些函数。

致谢

  本文的学习参考了以下文章:C与C++如何互相调用

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