extern “C“的作用及理解

1 意图

extern "C"是C++特有的指令（C无法使用该指令），目的在于支持C++与C混合编程。

2 作用

extern “C”的作用是告诉C++编译器用C规则编译指定的代码（除函数重载外，extern “C”不影响C++其他特性）。

3 原因

为什么要用C规则编译C++代码呢？

因为C和C++的编译规则不一样，主要区别体现在编译期间生成函数符号的规则不一致。

C++比C出道晚，但是增加了很多优秀的功能，函数重载就是其中之一。由于C++需要支持重载，单纯的函数名无法区分出具体的函数，所以在编译阶段就需要将形参列表作为附加项增加到函数符号中。如以下代码

void Function(int a, int b)
{
    printf("Hello!!! a = %d, b = %d\n", a, b);
}

C和C++对应的的汇编码如下

• C汇编结果

...
Function:
.LFB11:
    .cfi_startproc
    movl    %esi, %edx
    xorl    %eax, %eax
    movl    %edi, %esi
    movl    $.LC0, %edi
    jmp    printf
    .cfi_endproc
...

• C++汇编结果

...
_Z8Functionii:
.LFB12:
    .cfi_startproc
    movl    %esi, %edx
    xorl    %eax, %eax
    movl    %edi, %esi
    movl    $.LC0, %edi
    jmp    printf
    .cfi_endproc
...

容易发现，两段代码的区别仅在于函数 Function(int a, int b) 编译后对应的符号不同

• C：Function

• C++：_Z8Functionii

C++编出来的函数符号明显比C的多出了一些信息（如ii），这里多出来的后缀信息就是形参列表的参数类型信息。

好，C和C++编译规则对编译期间产生函数符号的影响我们知道了，但这又有什么用呢？

别急，很多人可能都遇到类似过这样的情况

/* MyFunction.c */
void Function(int a, int b)
{
    printf("Hello!!! a = %d, b = %d\n", a, b);
}


/* main,cpp */
extern void Function(int a, int b);

int main()
{
    Function(1, 2);
}

C提供写了一个函数，用C++代码调用该函数，看起来没什么问题，但是编译的时候...

/tmp/ccbkGl1J.o：在函数‘main’中：
main.cpp:(.text.startup+0xf)：对‘Function(int, int)’未定义的引用
collect2: 错误：ld 返回 1

找不到对Function(int, int)的定义？怎么可能？

如果找到就玄幻了，大家注意观察，错误出在哪一步？对，编译阶段没报错，是链接的阶段报错了。我们来看看两个文件的汇编结果

    .file    "MyFunction.c"
    .section    .rodata.str1.1,"aMS",@progbits,1
.LC0:
    .string    "Hello!!! a = %d, b = %d\n"
    .text
    .p2align 4,,15
    .globl    Function
    .type    Function, @function
Function:
.LFB11:
    .cfi_startproc
    movl    %esi, %edx
    xorl    %eax, %eax
    movl    %edi, %esi
    movl    $.LC0, %edi
    jmp    printf
    .cfi_endproc
.LFE11:
    .size    Function, .-Function
    .ident    "GCC: (GNU) 6.4.1 20170727 (Red Hat 6.4.1-1)"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

    .file    "main.cpp"
    .section    .text.startup,"ax",@progbits
    .p2align 4,,15
    .globl    main
    .type    main, @function
main:
.LFB0:
    .cfi_startproc
    subq    $8, %rsp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    movl    $2, %esi
    movl    $1, %edi
    call    _Z8Functionii
    xorl    %eax, %eax
    addq    $8, %rsp
    .cfi_def_cfa_offset 8
    ret
    .cfi_endproc
.LFE0:
    .size    main, .-main
    .ident    "GCC: (GNU) 6.4.1 20170727 (Red Hat 6.4.1-1)"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

可以看到，MyFunction.s（源文件为.c文件）中定义的是Function，而main.s（源文件为.cpp文件）中调用的是_Z8Functionii，函数名不一样，所以连接的时候找不到函数实现。到这里我们知道C和C++编译期间后得到的函数符号不同，所以C++代码和C代码不能互相调用。

• 要想实现C、C++混合编程该怎么办呢？让编译后的函数符号一致;

• 怎么一致呢？用extern "C"!

所以，extern “C”的作用就是告诉C++编译器，将指定的函数用C规则编译（注意，除了函数重载外，extern “C”不影响C++的其他特性），然后后面的事情就顺理成章了。

参考链接

https://www.zhihu.com/question/265637582 

https://en.cppreference.com/w/cpp/language/language_linkage 

https://isocpp.org/wiki/faq/mixing-c-and-cpp