C++:C与C++混合编程

混合编程

为什么需要混合编程
(1)C有很多优秀成熟项目和库，丢了可惜，重写没必要，C++程序里要调用
(2)庞大项目划分后一部分适合用C，一部分适合用C++
(3)其他情况，如项目组一部分人习惯用C，一部分习惯用C++
为什么不同语言可以混合编程
(1)程序编译过程：源文件->目标（库）文件->可执行程序->镜像文件
(2)任何编程语言执行时都必须是可执行程序，所以都必须先被编译成目标文件
(3)混合编程的“混合”操作发生在链接这一步
C++和C混合编程的困难所在
(1)C++和C都是编译型语言，互相混合相对容易
(2)难点：C++支持函数名重载，而C不支持，因此编译器生成目标文件时，函数名在目标文件中的临时内部名称规则不同。导致链接时符号对不上
(3)解决方案：使用extern “C”{}; 让C++在对接的局部向C妥协兼容
通用解决方案：在C的头文件中加extern "C"声明，在C++中直接包含头文件调用即可
使用objdump工具来研究函数编译后的符号
(1)写个典型的C语言库mylib.c和mylib.h，提供add和sub等几个函数
(2)使用gcc -c -o编译得到库文件，再objdump -d反汇编得到.i文件
(3)对比加不加extern "C"这2种情况下得到的.i文件的符号差异
实验第1步：证明了C语言中名称为add的函数，编译后符号表中就叫add

gCC -c clib.c -o clib.o
objdump -d clib.o > clib.i

gCC -c clib.c -o clib2.o
objdump -d clib2.o > clib.i

在这里插入图片描述

实验第2步：证明了C++语言中名称为add的函数，编译后符号表中叫_Z3addii
分析：同样的源码，编译后生成的二进制代码其实是一样的，所以功能其实也是一样的
所以本质上是可以混合编程的，但是生成的中间符号名称不同，所以链接器难受
实验第3步：证明了在C++的头文件中，只要把C++的函数的声明放在extern “C”{}的大括号范围之内，就可以让g++在编译这个函数时生成中间符号名时按照C的规则而不是按照C++的规则，所以这样的函数就可以和C的库进行共同链接。


extern "C" {
void fun();
}

#if __cplusplus
extern "C" {
#endif

#if __cplusplus
}
#endif

#if __cplusplus: 这是一个预处理器指令，用于检查当前代码是否在 C++ 环境中编译。__cplusplus 是一个预定义的宏，它在编译 C++ 代码时被定义为一个年份值，比如 199711L 或更高。因此，#if __cplusplus 的作用是在编译时判断是否为 C++ 环境。
extern “C”: 这是 C++ 提供的一种语法，用于告诉编译器按照 C 的方式对待包裹在其中的代码。在 C++ 中，函数名会被编译器进行名称修饰（name mangling），以支持函数重载和命名空间等特性。而 C 中没有这些特性，函数名不会进行修饰。因此，当 C++ 调用 C 的函数时，需要使用 extern “C” 来告诉编译器按照 C 的方式来处理函数名，以便在链接时能够正确找到对应的函数。
#endif: 这是预处理器指令，表示条件编译的结束。与 #if 配对使用，用于结束条件编译的代码块

预编译

g++ -E main.cpp -o main.i

生产静态库

ar -r libclib.a clib.o

g++ main.cpp -lclib -L.

C调用C++库的方法

代码实战：C调用C++库中的函数

构建C++库

gcc cppadd.cpp -c -o cppadd.o
ar -r libcppadd.a cppadd.o

反编译查看信息

 objdump -d libcppadd.a > libcppadd.i

在这里插入图片描述
test.c

在这里插入代码片

extern int _Z3addii(int a,int b);

int main(void)
{
    _Z3addii(1,2);
    return 0;
}

gcc test.c -lcppadd -L.

解决方案：添加一层封装层

g++ cppaddwrapper.cpp -c -o cppaddwrapper.o -lcppadd -L.
ar -r libcppaddwrapper.a cppaddwrapper.o

objdump -d libcppaddwrapper.a > cppaddwrapper.i

在这里插入图片描述

 gcc test.c -lcppaddwrapper -lcppadd -L.

因为一开始的add是这样编写的

int add(int a, int b) {
  cout << "a + b = " << a + b << endl;
  return 0;
}

#include "cppadd.hpp"的引入放在cppaddwrapper.cpp

还是会出现报错。提示有东西没有引入

/usr/bin/ld: ./libcppadd.a(cppadd.o): warning: relocation against _ZSt4cout' in read-only section .text’
/usr/bin/ld: ./libcppadd.a(cppadd.o): in function add(int, int)': cppadd.cpp:(.text+0x1f): undefined reference to std::cout’
/usr/bin/ld: cppadd.cpp:(.text+0x27): undefined reference to std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::operator<< <std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*)' /usr/bin/ld: cppadd.cpp:(.text+0x3c): undefined reference to std::ostream::operator<<(int)’
/usr/bin/ld: cppadd.cpp:(.text+0x43): undefined reference to std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::endl<char, std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&)' /usr/bin/ld: cppadd.cpp:(.text+0x4e): undefined reference to std::ostream::operator<<(std::ostream& (*)(std::ostream&))’
/usr/bin/ld: ./libcppadd.a(cppadd.o): in function __static_initialization_and_destruction_0(int, int)': cppadd.cpp:(.text+0x85): undefined reference to std::ios_base::Init::Init()’
/usr/bin/ld: cppadd.cpp:(.text+0xa0): undefined reference to `std::ios_base::Init::~Init()’
/usr/bin/ld: warning: creating DT_TEXTREL in a PIE
collect2: error: ld returned 1 exit status

#include "cppadd.hpp"的引入放在cppaddwrapper.cpp
还是会出现报错。提示有东西没有引入

/usr/bin/ld: ./libcppaddwrapper.a(cppaddwrapper.o): in function addwrapper': cppaddwrapper.cpp:(.text+0x1d): undefined reference to add’
collect2: error: ld returned 1 exit status