C與C++為什么相互調用的方式不同

??C 和 C++ 之間的相互調用方式存在區別，主要是由于 C 和 C++ 語言本身的設計和特性不同。

• 函數調用和參數傳遞方式不同：C 和 C++ 在函數調用和參數傳遞方面有一些不同之處。C 使用標準的函數調用約定，而 C++ 在函數調用中可能包含額外的信息，如函數重載和默認參數。為了正確匹配函數簽名，C++ 編譯器可能會在函數名上進行名稱修飾（name mangling）。
• 函數重載和名稱修飾：C++ 支持函數重載，即可以有相同的函數名但不同的參數列表。為了在可執行文件中區分這些重載函數，C++ 編譯器會在函數名中添加一些信息，以便于重載解析。這與 C 的函數名約定不同，C 中函數名是平鋪的。
• 鏈接庫的差異：C 和 C++ 編譯器鏈接不同的標準庫。C 編譯器鏈接 C 標準庫，而 C++ 編譯器鏈接 C++ 標準庫。由于標準庫可能涉及不同的函數和數據結構，因此在鏈接階段可能會有不同的處理。
• 編譯器特性：C 和 C++ 編譯器對代碼的解析、優化、鏈接等可能會有不同的處理方式，這可能會導致在 C 和 C++ 相互調用時需要進行適當的處理。

??解決手段：為了在 C 和 C++ 之間實現相互調用，C++ 引入了 extern “C” 語法，它可以用來告訴 C++ 編譯器在函數聲明上使用 C 的調用約定，以便在鏈接階段能夠正確解析函數名。這種設計是為了在 C 和 C++ 之間實現互操作性，但由于兩者的語法和特性存在差異，因此在調用方式、編譯器行為和鏈接方式上會存在一些差異。

C++中調用C

??話不多說，直接上案例，下面是一個簡單的示例，演示了如何在 C++ 代碼中調用 C 函數：

首先分別創建三個文件：mylib.c、mylib.h 和 main.cpp

??mylib.c如下：

// mylib.c
#include <stdio.h>void my_c_function() {printf("This is a C function.\n");
}

??mylib.h如下：

// mylib.h
#ifndef MYLIB_H
#define MYLIB_Hvoid my_c_function();#endif // MYLIB_H

??main.cpp如下：

// main.cpp
#include <iostream>extern "C" {// 聲明 C 函數的原型void my_c_function();
}int main() {std::cout << "Calling a C function from C++:" << std::endl;// 調用 C 函數my_c_function();return 0;
}

??在這個示例中，我們使用了 #include "mylib.h" 來引入頭文件，并在 C++ 中調用了 my_c_function()。這樣就能正確地在 C++ 中調用 C 函數。編譯步驟如下：

gcc -c mylib.c -o mylib.o   # 編譯 C 文件為目標文件
g++ -c main.cpp -o main.o   # 編譯 C++ 文件為目標文件
g++ main.o mylib.o -o app  # 鏈接目標文件生成可執行文件

??編譯后的文件列表如下：

??然后運行可執行文件：./app得到輸出結果：

??這里可以使用objdump命令查看編譯之后的中間文件mylib.o和main.o的符號表：


??可以發現，my_c_function()函數編譯出的名稱在mylib.o和main.o是相同。這是由于 C++ 文件中使用 extern “C” 來聲明 C 調用約定，以便 C 能夠正確解析函數名。
??我們來看看如果沒有使用extern “C” 后的編譯情況吧：

??可以發現，不使用 extern “C”， 函數 my_c_function 編譯后名稱變為了 (_Z13my_c_functionv） 。
??是由于在C++中，函數名在編譯后會根據函數的參數類型和返回類型進行名稱重整（Name Mangling），以支持函數重載等特性。這是因為C++支持函數的參數類型和個數可以不同，所以需要在編譯后為每個函數生成一個唯一的名稱。
??當你在C++中調用一個C函數時，如果不使用 extern “C” 聲明，C++ 編譯器會默認對函數名進行名稱重整。而在C語言中，函數名不會被重整。
??如果你在C++中調用了一個C函數，并且沒有使用 extern “C” 聲明，C++ 編譯器會對函數名進行名稱重整，生成一個新的名字，類似 _Z13my_c_functionv 這樣的名稱。這個過程被稱為名稱重整（Name Mangling），是為了確保函數在C++中能夠正確處理函數重載等特性。

C中調用C++

??下面還是來看一個簡單的示例，演示了如何在 C 代碼中調用 C++ 函數：

首先分別創建三個文件：mylib.cpp、mylib.h 和 main.c

??mylib.cpp如下：

// mylib.cpp
#include <iostream>#include "mylib.h"void my_cpp_function(int num) {std::cout << "C++ function called with number: " << num << std::endl;
}

??mylib.h如下：

// mylib.h
#ifndef MYLIB_H
#define MYLIB_H#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endifvoid my_cpp_function(int num);#ifdef __cplusplus
}
#endif#endif // MYLIB_H#endif // MYLIB_H

??main.c如下：

// c_main.c
#include <stdio.h>#include "mylib.h"int main() {printf("Calling C++ function from C\n");// Call the C++ functionmy_cpp_function(42);return 0;
}

??在這個示例中，我們使用了 #include "mylib.h" 來引入頭文件，并在 main.c 中調用了 my_cpp_function()。這樣就能正確地在 C 中調用 C++ 函數。編譯步驟如下：

g++ -c mylib.cpp -o mylib.o   # 編譯 C 文件為目標文件
gcc -o main main.c mylib.o -lstdc++  # 鏈接目標文件生成可執行文件

注釋：-lstdc++ 是用于鏈接 C++ 標準庫的編譯選項。在Linux系統中，C++ 標準庫通常被命名為 libstdc++.so，使用 -lstdc++ 編譯選項可以將這個庫鏈接到可執行文件中，以便在運行時使用C++的標準庫函數和功能。

??如果缺少 -lstdc++ 則會報錯：

??編譯后的文件列表如下：

??然后運行可執行文件：./main得到輸出結果：

??這里解釋一下mylib.h頭文件中的 #ifdef __cplusplus：在main.c文件夾中調用mylib.h頭文件，但是 C 語言中并沒有 extern 這個關鍵字，因此，使用 #ifdef __cplusplus來充當一個譯時候的閥門。
??總結一下：對于C調用C++的情況，沒有 extern “C” 這樣的關鍵字。您需要在C++代碼中使用 extern “C” 來確保C++函數按照C的方式進行鏈接，同時在C代碼中包含相應的頭文件并調用這些函數。

致謝

??本文的學習參考了以下文章：C與C++如何互相調用