基于CMake，交叉编译C、C++

嵌入式开发，尤其SOA（Service Oriented Architecture，面向服务架构）的工程开发中，会碰到这样一种的场景：一部分业务功能使用C开发，且比较成熟，想直接复用。但是，业务层获取的底层服务是C++编写，如果要将两者放到一个进程里，需要将C、C++对应的源码交叉编译生成可执行文件。本文，针对C和C++交叉编译展开聊聊。

1、C与C++区别

首先，我们知道：C是面向过程（Procedure Oriented，简称PO）的编程语言，而C++是面向对象（Object Oriented ，简称OO）的编程语言。C++可以看作C的超集，C++包含了更多的特性。

（一）PO与OO的区别

• PO优势：效率更高，因为PO语言（eg：C语言）不用实例化对象，消耗的资源更少；
  

• PO不足：移植性差，维护成本高。
  

• OO优势：复用性高，维护成本低；
  

• OO不足：效率低，使用之前，需要先实例化一个对象（Object）。

2、编译原理

不管是C还是C++，这些易于人类阅读的高级语言，终究要进行编译，最终转换成机器可识别的二进制语言。

编译一般分为四个步骤：预处理->编译->汇编->链接。

（一）预处理

预处理由预处理器（Preprocessor）处理，删除注释，引入头文件或者包，将宏定义内容在源文件（*.c、*.cpp等）中进行替换。

（二）编译

汇编阶段，编译器（Compiler）将经过预处理的高级语言翻译成机器可识别的汇编语言。

（三）汇编

由汇编器（Assembler），将汇编语言转换成机器语言（二进制文件），并进行重定位（Relocatable）。再由加载器（Loader）将重定向后的指令和数据放到内存指定位置。

（四）链接

最终，由链接器（Linker）将多个可重定位的机器代码文件（包括库文件）连接到一起形成可执行文件。

编译过程，如下所示：

3、基于CMake，进行C、C++交叉编译

说明：主函数（main.cpp）使用C++编写，并在main()中调用C编写的add()接口。文件结构如下所示：

提示：Windows下，获取某个文件夹下的文件结构，可以使用命令：Get-ChildItem . -recurse

（一）文件内容

1、Cal.h文件

#ifndef _CAL_H_#define _CAL_H_
    typedef int(*calOpt)(int, int);
    #ifdef __cplusplus    extern "C"    {    #endif
        extern int add(int x,int y);
    #ifdef __cplusplus    }    #endif
#endif

如上，为了实现C和C++的混合编程，需要在头文件中，使用extern "C"。extern “C”是Ｃ++提供的一个连接交换指定符号，用于告知编译器：这是Ｃ编写的函数。extern “C”后面声明的函数，不再使用C++编译的修饰符。因为C++编译后，函数名会增加额外的修饰符，而C语言生成的函数不含额外的修饰符，因此，两者对同一个函数编译后的名称不同，这样，就使得Ｃ++无法直接调用C函数。

2、Cal.c文件

#include "Cal.h"
int add(int x,int y){    return (x + y);}

与Cal.c相同文件夹（src）下的CMakeLists.txt文件内容如下所示：

# 查找当前目录下的所有源文件,并将名称保存到 CUR_DIR_SRCS 变量aux_source_directory(. CUR_DIR_SRCS)# 生成链接库add_library (Cal ${CUR_DIR_SRCS})
target_include_directories(Cal PUBLIC "../include/")

3、main.cpp文件

#include <iostream>#include "Cal.h"
int main(){
    int result;    calOpt optFunc = add;    /* 通过函数指针调用add函数 */    result = optFunc(0x10, 0x20);
    std::cout << "result = " << result << std::endl;    return 0;}

与main.cpp相同文件夹下的CMakeLists.txt文件内容如下所示：

# cmake最低版本要求cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
# 设置项目名称和版本号project(CMake_Pro)
# 设置使用C++标准版本set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED True)
set(ENV{myEnvVar} "80")
MESSAGE(STATUS "myEnvVar: $ENV{myEnvVar}")# 添加src子目录add_subdirectory(src)
# 编译源码生成目标add_executable(CMake_Pro main.cpp)# 包含头文件路径target_include_directories(CMake_Pro PUBLIC "./include/")# 添加链接库target_link_libraries(CMake_Pro Cal)

4、运行编译的批处理脚本（*.bat）

@echo off
set buildDir=build
@REM build的文件夹不存在则创建if not exist %buildDir% md %buildDir%
if exist %buildDir% cd %buildDir%echo "***************:Execute cmake ***************"cmake -G"Unix Makefiles" ../echo "***************:Execute make ***************"make 
pause

（二）编译

运行CMake_Build.bat脚本，编译过程如下所示：

可以看出，如上编译过程中，先将Cal.c文件编译成静态库文件（libCal.a），最终在链接的时候，链接器将其链接成一个完整的可执行文件。这样处理的好处：保留了原有C文件的高效。

运行结果：