Translator: Qiu Longbin <robin.qiu(at)yeah.net>
FAQs in section [32]:
[32.1] 混合使用C和C++代码时我需要知道什么?
下面是是一些要点(尽管一些编译器厂商可能并不需要所有这些;请检查你的编译器厂商的文档):
· 你必须使用你的C++编译器编译你的main()(例如,静态初始化)
· 你应该用C++编译器接管链接过程(例如,这样可以获得它的特别的库)
· 你的C和C++编译器可能需要来自于相同的厂商,并且是兼容的版本(这样,它们才具备相同的调用约定)
另外,你应该需要继续阅读本文剩下的部分,找出如何才能在C++中调用C函数和/或如何在C中调用C++函数。
[32.2] 如何在C++代码里include一个标准C头文件?
#include 一个标准头文件(比如<cstdio>),你通常不必作任何事。比如:
// 这是C++代码
#include <cstdio> // #inlcude行没有什么不寻常的
int main()
{
std::printf("Hello world\n"); // 调用也没什么不寻常的
...
}
如果你认为std::printf()调用中std::部分不寻常,那么你最好“克服它(get over it)”。这句话的意思是使用标准库中名字的标准方式,因此,你现在就应该习惯它。
然而,如果你正在使用C++编译器编译C代码,你可能不想把所有的printf()的调用转换成std::printf()。幸运的是,这种情况下C代码可以使用旧风格的头文件<stdio.h>而不是新风格头文件<cstdio>和namespace的怪诞。
/* 这是C代码,这里用C++编译器编译 */
#include <stdio.h> /* #inlcude行没有什么不寻常的 */
int main()
{
printf("Hello world\n"); /* 调用也没什么不寻常的 */
...
}
[32.3] 在我的C++代码中如何include一个非系统的C头文件?
如果你要包含的C头文件不是由系统提供的,你可以把#include包裹在extern “C” { /* here */ }结构里。这就告诉C++编译器在头文件中声明的函数是C函数。
// 这是C++代码
extern "C" {
// 获得声明f(int i, char c, float x)
#include "my-C-code.h"
}
int main()
{
f(7, 'x', 3.14); // 注意:调用没什么特别的
...
}
[32.4] 我要如何修改我自己的C头文件,以使得在C++代码中更容易地#inlcude它们?
如果你要include一个不是有系统提供的C头文件,并且你可以修改这个C头文件,你应该着重考虑在此头文件中增加extern “C” {}逻辑,这就能使得对于C++用户更容易地把它们包含进他们的C++代码中去。因为C编译器不理解extern “C”结构,你必须在#ifdef里面包裹extern “C” {和}行,让它们被C编译器忽略。
步骤#1:把下面三行放置在你的C头文件的最顶处(注意:符号__cplusplus只在编译器为C++编译器时才被定义):
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
步骤#2:把如下三行放置在你的C头文件的最底部:
#ifdef __cplusplus
}
#endif
现在你可以在你的C++代码里#includeC头文件里而无需多余的extern “C”:
// 这是C++代码
// 获得声明 f(int i, char c, float x)
#include "my-C-code.h" // 注意:#include 行没什么特别的
int main()
{
f(7, 'x', 3.14); // 注意:调用没什么特别的
...
}
[32.5] 我如何才能在我的C++代码中调用一个非系统的C函数f(int, char, float)?
如果你有一个独立的C函数想调用,并且,由于一些原因,你不能或不想#include那个声明有此函数的头文件,你可以在你的C++代码里使用extern “C”语法声明这个独立的C函数。很自然,你需要使用函数的完全形式的原型:
extern "C" void f(int i, char c, float x);
多个C函数可以通过大括号被成组放在一个块中。
extern "C" {
void f(int i, char c, float x);
int g(char* s, const char* s2);
double sqrtOfSumOfSquares(double a, double b);
}
这之后,你只需把它们当作C++函数简单地调用他们就行了:
int main()
{
f(7, 'x', 3.14); // 注意:调用没什么特别的
...
}
[32.6] 如何创建一个C++函数f(int, char, float),它可以被我的C代码调用?
// 这是C++代码
// 使用 extern "C"声明 f(int,char,float) :
extern "C" void f(int i, char c, float x);
...
// 在某个C++模块中定义 f(int,char,float):
void f(int i, char c, float x)
{
...
}
extern “C”行告知编译器传送给链接器的外部信息(external information)使用C调用约定和名字重整(name mangling)规则(比如,加一个前缀下划线)。因为名字重载(name overloading)不被C支持,所以你不能同时写几个被C程序调用的重载函数。
[32.7] C/C++函数被C++/C函数调用时,为何链接器给出错误信息?
如果你未能正确处理extern “C”,你将得到链接错误而不是编译错误。这归因于这样一个事实:C++编译器在函数名“重整(mangle)方面与C编译器常常不同。”
请查看前面两个关于如何使用extern “C”的FAQ.
[32.8] 如何能够传递一个C++类对象到/从一个C函数?
这里是一个例子(extern “C”的信息,参见前面两个FAQs)。
Fred.h:
/* 这个头文件可以被C和C++编译器读取 */
#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:
// 这是C++代码
#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:
// 这是C++代码
#include "Fred.h"
int main()
{
Fred fred;
c_function(&fred);
...
}
c-function.c:
/* 这是C代码 */
#include "Fred.h"
void c_function(Fred* fred)
{
cplusplus_callback_function(fred);
}
不同于你的C++代码,除非指针是完全一致的类型,否则你的C代码不能判断出两个指针指向同一个对象。比如,在C++中,很容易检查一个Derived*的指针dp同Base*的指针bp一样指向了相同的对象:只要说if (dp == bp ) ...C++编译器自动把两个指针转换到相同的类型,在这个例子中,转换到Base*,然后再比较它们。依赖于C++编译器的实现细节,这个转换时常改变了指针值的位(bits)信息。然而,你的C编译器将不知道如何做那样的转换,因此,比如从Derived*到Base*的转换必须发生在用C++编译器编译的代码中,而不应该在用C编译的代码中。
注意:当把两者转换成void*时你必须特别小心,因为这种转换将不允许C/C ++编译器做适当的指针调整!例如(接着前面的章节),你把dp和bp都赋值给void*指针dpv和bpv,你可能获得dpv != bpv的情况,即使dp == bp。同时你会收到警告信息。
[32.9] 我的C函数可以直接访问C++类对象中的数据吗?(译者:符合“POD”类型,就可以了)
有时可以。
(传递一个C++类对象到/从一个C函数的基本信息,参见前面的FAQ)
你可以安全地从C函数中访问C++对象的数据,如果C++类满足下面条件:
· 没有virtual函数(包括继承来的virtual函数)
· 所有数据都有处在同一个访问级段中(private/protected/public)
· 没有完全包含(fully-contained,译注:成员对象,即“包含”而非“聚合”)的带有virtual函数的子对象(subobjects)
如果C++类拥有很多基类(或者如果任一完全包含的子对象有多个基类),技术上而言访问其数据是不可移植的,因为继承之下的class布局(layout)上,语言并为强制。但是在实际上,所有C++编译器都几乎以同样的方式处理:基类对象第一个出现(多继承时按从左到右的次序),然后是成员对象。
更进一步,如果类(或者任意基类)含有一些virtual函数,几乎所有的C++编译器都放置一个void*在第一个virtual函数出现的位置或者在对象的最前面。还有就是,这些都不是语言要求的,但它是“每个编译器”都采取的方式。
如果类有virtual基类,这就更加复杂和移植性更差。通用的实现技术是让对象包含一个virtual基类对象(V)(无论V作为virtual基类出现在继承层次结构的什么地方)。对象的其余部分以通常的次序出现。每个派生的含有V作为virtual基类的对象,实际上拥有一个指针,指向最终对象的V部分。(译者:更多这方面的信息参见《Inside C++ Object Model》)
[32.10] 为什么我感觉到相对于C,在C++中我“更远离机器层面”?
因为你的确如此。
作为一个OO编成语言,C++允许你对问题域本身建模,这就允许你在问题域语言中编程而不是在解空间(solution domain)编程。
C的一个强大之处在于它“没有隐藏什么机制(no hidden mechanism)”:你所见,即你所得。你可以读你的C程序并且“查看(see)”每个时钟周期。C++中就不是这么回事了;
一些老顽固的C程序员(比如我们中的一些曾)常常对这个特征很矛盾(你也可以说是“敌对”)。但是当他们完成了到OO思想的转变,他们就能时常体会到尽管C++对程序员隐藏了一些机制,它也提供了一个抽象层和表达上的经济(economy of expression)(译注:从成本上),这降低了维护成本又不会降低运行时性能。
C++并没有试图让差的程序员能够避免写出差的程序;它允许明理(reasonable)的开发者写出出众的软件。
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