魔枪士固伤:如何混合使用C和C （上）

何混合使用C和C++（上）     [32] How to mix C and C++ 如何混合使用C和C++
(Part of C++ FAQ Lite, Copyright © 1991-2006, Marshall Cline, cline@parashift.com)Translator: Qiu Longbin  FAQs in section [32]:·       [32.1] 混合使用C和C++代码时我需要知道什么？·       [32.2] 如何在C++代码里include一个标准C头文件？·       [32.3] 在我的C++代码中如何include一个非系统的C头文件？·       [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？·       [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)?·       [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？·       [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·       [32.8] 如何能够传递一个C++类对象到／从一个C函数？·       [32.9] 我的C函数可以直接访问C++类对象中的数据吗？·       [32.10] 为什么我感觉到相对于C，在C++中我“更远离机器层面”？ [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。BTW ？也有另一个途径来处理这一整个事情，即：用一个C++编译器来了编译你所有的代码（甚至是你的C风格代码）。那样，相当程度上就排除了混合C和C++的需要，加上它将使得你得在你的C风格代码中更细心（并且更可能—希望如此！—发现一些bugs）。下面（down-side）你需要以某种方式升级你的C风格代码，这基本上是由于C++编译器比C编译器更仔细／更挑剔的原因。关键是清除你的C风格代码所需的努力可能少于混合C和C++，并且额外的好处是你清除了你的C风格代码。显然，如果你不能改变你的C风格代码，你无需多种选择。（比如，C风格代码是来自第三方库）。 [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）,你通常不必作任何事。比如: //  这是C++代码
 
 #include   // #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而不是新风格头文件和namespace的怪诞。 /* 这是C代码，这里用C++编译器编译 */
 
 #include           /* #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 */
   ...
 } 最后评论：如果你的C头文件不是标准库的一部分，我们为你准备有稍微不同的方针。存在两种情况你不能改变头文件，或者你可以改变头文件。 [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
   ...
 } 注意：稍微不同的方针应用：由系统提供的C头文件（如）和你可以改变的C头文件。 [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
   ...
 } 注意：#include宏4中不同方式下是有缺陷（evil)的：evil#1[1] , evil#2[2] , evil#3[3] , andevil#4。但是，它们常常仍很有用。  [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？C++编译器必须使用extern "C" 结构来知道f(int, char, float)将被C编译器调用。 // 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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