C++中的extern “C”用法详解

简单来说，extern “C”是C++声明或定义C语言符号的方法，是为了与C兼容。说来容易，要理解起来还是得费些周折，首先我们要从C++和C的区别说起。

符号

大家都知道，从代码到可执行程序需要经过编译和链接两个过程，其中编译阶段会做语法检测，代码展开，另外它还会做一件事，就是将变量转成符号，链接的时候其实是通过符号来定位的。编译器在编译C和C++代码时，将变量转成符号的过程是不同的。本文所使用的编译器为gcc4.4.7

我们先来看一段简单的代码

代码如下:

/* hello.c */ 
#include <stdio.h> 
 
const char* g_prefix = "hello "; 
 
void hello(const char* name) 
{ 
    printf("%s%s", g_prefix, name); 
}

注意，这里的文件名为hello.c，我们执行编译gcc -c hello.c得到目标文件hello.o，在Linux下用nm查看目标文件的符号表得到如下结果($符号代表shell命令提示符)

代码如下:

$ nm hello.o 
0000000000000000 D g_prefix 
0000000000000000 T hello 
                 U printf

这是C代码编译后的符号列表，其中第三列为编译后的符号名，我们主要看自己定义的全局变量g_prefix和函数hello，它们的编译后的符号名和代码里的名字是一样的。我们将hello.c重命名为hello.cpp，重新编译gcc -c hello.cpp得到hello.o，在用nm查看，结果如下

代码如下:

0000000000000000 T _Z5helloPKc 
                 U __gxx_personality_v0 
0000000000000000 D g_prefix 
                 U printf

这是C++代码编译后的符号列表，gcc会自动根据文件后缀名来识别C和C++代码，这时我们发现g_prefix的符号没变，但函数hello的符号变成了_Z5helloPKc，这就说明gcc在编译C和C++代码时处理方式是不一样的，对于C代码，变量的符号名就是变量本身（在早期编译器会为C代码变量前加下划线_，现在默认都不会了，在编译时可以通过编译选项-fno-leading-underscore和-fleading-underscore来显式设置），而对于C++代码，如果是数据变量并且没有嵌套，符号名也是本身，如果变量名有嵌套（在名称空间或类里）或者是函数名，符号名就会按如下规则来处理

1、 符号以_Z开始
2、 如果有嵌套，后面紧跟N，然后是名称空间、类、函数的名字，名字前的数字是长度，以E结尾
3、 如果没嵌套，则直接是名字长度后面跟着名字
4、 最后是参数列表，类型和符号对应关系如下

代码如下:

int    -> i 
    float  -> f 
    double -> d 
    char   -> c 
    void   -> v 
    const  -> K 
    *      -> P

这样就很好理解为什么C++代码里的void hello(const char*)编译之后符号为_Z5helloPKc（PKc翻译成类型要从右到左翻译为char const *，这是编译器内部的表示方式，我们习惯的表示方式是const char*，两者是一样的），c++filt工具可以从符号反推名字，使用方法为c++filt _Z5helloPKc

下面列举几个函数和符号的对应例子

这样也很容易理解为什么C++支持函数重载而C不支持了，因为C++将函数修饰为符号时把函数的参数类型加进去了，而C却没有，所以在C++下，即便函数名相同，只要参数不同，它们的符号名是不会冲突的。我们可以通过下面一个例子来验证变量名和符号的这种关系。

代码如下:

/ * filename : test.cpp */ 
#include <stdio.h> 
 
namespace myname 
{ 
    int var = 42; 
} 
 
extern int _ZN6myname3varE; 
 
int main() 
{ 
    printf("%d\n", _ZN6myname3varE); 
    return 0; 
}

这里我们在名称空间namespace定义了全局变量var，根据前面的内容，它会被修饰为符号_ZN6myname3varE，然后我们手动声明了外部变量_ZN6myname3varE并将其打印出来。编译并运行，它的值正好就是var的值

代码如下:

$ gcc test.cpp -o test -lstdc++ 
$ ./test 
42

extern "C"

有了符号的概念我们再来看extern “C”的用法就很容易了

代码如下:

extern "C" 
{ 
    int func(int); 
    int var; 
}

它的意思就是告诉编译器将extern “C”后面的括号里的代码当做C代码来处理，当然我们也可以以单条语句来声明

代码如下:

extern "C" int func(int); 
extern "C" int var;

这样就声明了C类型的func和var。很多时候我们写一个头文件声明了一些C语言的函数，而这些函数可能被C和C++代码调用，当我们提供给C++代码调用时，需要在头文件里加extern “C”，否则C++编译的时候会找不到符号，而给C代码调用时又不能加extern “C”，因为C是不支持这样的语法的，常见的处理方式是这样的，我们以C的库函数memset为例

代码如下:

#ifdef __cplusplus 
extern "C" { 
#endif 
 
void *memset(void*, int, size_t); 
 
#ifdef __cplusplus 
} 
#endif

其中__cplusplus是C++编译器定义的一个宏，如果这份代码和C++一起编译，那么memset会在extern "C"里被声明，如果是和C代码一起编译则直接声明，由于__cplusplus没有被定义，所以也不会有语法错误。这样的技巧在系统头文件里经常被用到。

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