c++ & extern

 
extern

The extern keyword is used to inform the compiler about variables declared outside of the current scope. Variables described by extern statements will not have any space allocated for them, as they should be properly defined elsewhere.

Extern statements are frequently used to allow data to span the scope of multiple files.

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時常在cpp的代碼之中看到這樣的代碼:

以下是引用片段:
  #ifdef __cplusplus
  extern "C" {
  #endif
  //一段代碼
  #ifdef __cplusplus
  }
  #endif

  這樣的代碼到底是什麼意思呢?首先,__cplusplus是cpp中的自定義宏,那麼定義了這個宏的話表示這是一段cpp的代碼,也就是說,上面的代碼的含義是:如果這是一段cpp的代碼,那麼加入extern "C"{和}處理其中的代碼。

  要明白爲何使用extern "C",還得從cpp中對函數的重載處理開始說起。在c++中,爲了支持重載機制,在編譯生成的彙編碼中,要對函數的名字進行一些處理,加入比如函數的返回類型等等.而在C中,只是簡單的函數名字而已,不會加入其他的信息.也就是說:C++和C對產生的函數名字的處理是不一樣的.

  比如下面的一段簡單的函數,我們看看加入和不加入extern "C"產生的彙編代碼都有哪些變化:

以下是引用片段:
  int f(void)
  {
  return 1;
  }

  在加入extern "C"的時候產生的彙編代碼是:

以下是引用片段:
  .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"之後

以下是引用片段:
  .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

  兩段彙編代碼同樣都是使用gcc -S命令產生的,所有的地方都是一樣的,唯獨是產生的函數名,一個是_f,一個是__Z1fv。

  明白了加入與不加入extern "C"之後對函數名稱產生的影響,我們繼續我們的討論:爲什麼需要使用extern "C"呢?C++之父在設計C++之時,考慮到當時已經存在了大量的C代碼,爲了支持原來的C代碼和已經寫好C庫,需要在C++中儘可能的支持C,而extern "C"就是其中的一個策略。

  試想這樣的情況:一個庫文件已經用C寫好了而且運行得很良好,這個時候我們需要使用這個庫文件,但是我們需要使用C++來寫這個新的代碼。如果這個代碼使用的是C++的方式鏈接這個C庫文件的話,那麼就會出現鏈接錯誤.我們來看一段代碼:首先,我們使用C的處理方式來寫一個函數,也就是說假設這個函數當時是用C寫成的:

以下是引用片段:
  //f1.c
  extern "C"
  {
  void f1()
  {
  return;
  }
  }

  編譯命令是:gcc -c f1.c -o f1.o 產生了一個叫f1.o的庫文件。再寫一段代碼調用這個f1函數:

以下是引用片段:
  // test.cxx
  //這個extern表示f1函數在別的地方定義,這樣可以通過
  //編譯,但是鏈接的時候還是需要
  //鏈接上原來的庫文件.
  extern void f1();
  int main()
  {
  f1();
  return 0;
  }

  通過gcc -c test.cxx -o test.o 產生一個叫test.o的文件。然後,我們使用gcc test.o f1.o來鏈接兩個文件,可是出錯了,錯誤的提示是:

以下是引用片段:
  test.o(.text + 0x1f):test.cxx: undefine reference to 'f1()'

  也就是說,在編譯test.cxx的時候編譯器是使用C++的方式來處理f1()函數的,但是實際上鍊接的庫文件卻是用C的方式來處理函數的,所以就會出現鏈接過不去的錯誤:因爲鏈接器找不到函數。

  因此,爲了在C++代碼中調用用C寫成的庫文件,就需要用extern "C"來告訴編譯器:這是一個用C寫成的庫文件,請用C的方式來鏈接它們。

  比如,現在我們有了一個C庫文件,它的頭文件是f.h,產生的lib文件是f.lib,那麼我們如果要在C++中使用這個庫文件,我們需要這樣寫:

以下是引用片段:
  extern "C"
  {
  #include "f.h"
  }

  回到上面的問題,如果要改正鏈接錯誤,我們需要這樣子改寫test.cxx:

以下是引用片段:
  extern "C"
  {
  extern void f1();
  }
  int main()
  {
  f1();
  return 0;
  }

  重新編譯並且鏈接就可以過去了.

  總結

  C和C++對函數的處理方式是不同的.extern "C"是使C++能夠調用C寫作的庫文件的一個手段,如果要對編譯器提示使用C的方式來處理函數的話,那麼就要使用extern "C"來說明。

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