编写高质量代码:改善C++程序的150个建议(连载10)

发表于:2012-4-16 10:18

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 作者:李健    来源:51Testing软件测试网采编

  第2章 从C到C++,需要做出一些改变

  C++语言之父当初设计该语言的初衷是“a better C”,所以C++一般被认为是C的超集合,但是不要因此而误以为,“这意味着C++兼容C语言的所有东西”。作为一种欲与C兼容的语言,C++保留了一部分过程式语言的特点,大部分的C代码可以很轻易地在C++中正确编译,但仍有少数差异,导致某些有效的C代码在C++中无法通过编译。

  因此,从C到C++,我们要因为这些差异而做出一些改变,我们应当熟悉这些差异,使用原有的丰富的C库为现在的C++工程更好地服务。

  建议19:明白在C++中如何使用C

  首先,分析下面的代码片段

  1. // Demo.h  
  2. #ifndef SRC_DEMO_H  
  3. #define SRC_DEMO_H  
  4. extern "C"  
  5. {  
  6. ...  // do something  
  7. }  
  8. #endif  // SRC_DEMO_H

  显然,头文件中的编译宏“#ifndef SRC_DEMO_H、#define SRC_DEMO_H、#endif”的作用是防止该头文件被重复引用(详见建议9)。那么,extern “C”又有什么特殊的作用呢?暂且先留着这个疑问。

  C++语言被称做“C with classes”、“a better C”或“C的超集合”,但是并非兼容C语言的所有东西,两者之间的“大同”并不能完全抹杀其中的“小异”。最常见的差异就是,C允许从void类型指针隐式转换成其他类型的指针,但C++为了安全考虑明令禁止了此种行为。比如:如下代码在C语言中是有效的:

  1. // 从void* 隐式转换为double*  
  2. double *pDouble = malloc(nCount * sizeof(double));

  但要使其在C++中正确运行,就需要显式地转换:

double *pDouble = (double *)malloc(nCount * sizeof(double));

  除此之外,还有一些其他的可移植问题,比如new和class在 C++中是关键字,而在C中,却可以作为变量名。

  若想在C++中使用大量现成的C程序库,就必须把它放到extern "C" { /* code */ }中。到这里,也许大家会茅塞顿开,明白本建议开始列出的代码片段中那些宏的真实作用了。当然,具有强烈好奇心的读者也许会有了新的问题:为什么加上extern "C" { /* code */ }就好使了呢?这是一个问题。下面就分析一下隐藏在这个现象背后的真实原因:C与C++具有不同的编译和链接方式。C编译器编译函数时不带函数的类型信息,只包含函数符号名字;而C++编译器为了实现函数重载,在编译时会带上函数的类型信息。假设某个函数的原型为:

int Function(int a, float b);

  C编译器把该函数编译成类似_ Function的符号(这种符号一般被称为mangled name),C链接器只要找到了这个符号,就可以连接成功,实现调用。C编译链接器不会对它的参数类型信息加以验证,只是假设这些信息是正确的,这正是C编译链接器的缺点所在。而在强调安全的C++中,编译器会检查参数类型信息,上述函数原型会被编译成_ Function_int_float这样的符号(也正是这种机制为函数重载的实现提供了必要的支持)。在连接过程中,链接器会在由函数原型所在模块生成的目标文件中寻找_ Function_int_float这样的符号。

  解决上述矛盾就成了设置extern "C"这一语法最直接的原因与动力。extern "C"的作用就是告诉C++链接器寻找调用函数的符号时,采用C的方式,让编译器寻找_ Function而不是_ Function_int_float。

  要实现在C++中调用C的代码,具体方式有以下几种:

  (1)修改C代码的头文件,当其中含有C++代码时,在声明中加入extern "C"。代码如下所示:

  1. /*C语言头文件:CDemo.h */  
  2. #ifndef C_SRC_DEMO_H  
  3. #define C_SRC_DEMO_H  
  4. extern "C" int Function(int x,int y);  
  5. #endif  // C_SRC_DEMO_H  
  6. /* C语言实现文件:CDemo.c */  
  7. #include " CDemo.h"  
  8. int Function ( int x, int y )  
  9. {  
  10.   ... // processing code  
  11. }  
  12. // C++调用文件  
  13. #include " CDemo.h"  
  14. int main()  
  15. {  
  16.      Function (2,3);  
  17.      return 0;  
  18. }

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