Jak poprawnie wywołać funkcję C++ z języka C?

Opublikowano: 11-09-2018



Programując w C++ często mieszamy wykorzystanie funkcji języka C i C++ chociaż nie zawsze robimy to dobrze, ale czy zdajemy sobie z tego sprawę...

Pewnie większość z nas wie, że extern "C" (language linkage) wyłącza dekorowanie nazw funkcji (ang. name mangling) i ustawia external linkage. Kompilator C++ dodaje dodatkowe napisy do nazwy na potrzeby, chociażby, przeciążania funkcji.

A mangled name encodes a function or variable's name, scope, type, and/or template arguments into a text identifier. This identifier is used as the function's or variable's linkage name, to preserve compatibility between C++'s language features (templates, scoping, and overloading) and C linkers.

(źródło: github.com/gcc-mirror/gcc)

Zobaczmy przykład:

void moja_funkcja(int, int) {}

int moja_funkcja(char) {}

int main() {}

A oto wygenerowane symbole (pominąłem nieistotne):

00000000000006a9 T main
000000000000069d T _Z12moja_funkcjac
0000000000000690 T _Z12moja_funkcjaii

Pierwsza funkcja otrzymała nazwę _Z12moja_funkcjaii, natomiast druga _Z12moja_funkcjac. Sposób dekorowania nazw jest zależny od kompilatora.

Kompilator języka C nie stosuje dekorowania nazw, nazwy używane w kodzie źródłowym są identyczne z nazwami wygenerowanych symboli. Zobaczmy to na kolejnym przykładzie:

void inna_funkcja(int a, int b) {}

int main() {}

Wygenerowane symbole (tutaj także pominąłem nieistotne):

0000000000000660 T inna_funkcja
000000000000066d T main

Dekorowanie nazw uniemożliwia linkowanie z kodem wynikowym wygenerowanym za pomocą kompilatora języka C. Jak linkować funkcję języka C++, której nazwa w tablicy symboli jest zależna od kompilatora? Rozwiązaniem jest użycie extern "C":

extern "C" void moja_funkcja(int, int) {}

extern "C" int moja_druga_funkcja(char) {}

int main() {}

Nazwa jednej z przykładowych funkcji musiała ulec zmianie, gdyż nie mogą istnieć dwie takie same nazwy w tablicy symboli:

00000000000006a9 T main
000000000000069d T moja_druga_funkcja
0000000000000690 T moja_funkcja

Bazując na tych informacjach możemy bez problemu napisać program w języku C wywołujący funkcję języka C++.

Plik funkcja.cpp:

extern "C" void funkcja() {}

Plik main.c:

extern void funkcja();

int main() {
  funkcja();
  return 0;
}

A gdyby tak funkcja C przyjmowała adres na funkcję?

Spójrzmy na przykład.

Plik funkcja.c:

void funkcja( void (*ptr)() ) {
  ptr();
}

Plik main.cpp:

extern "C" void funkcja( void (*ptr)() );

void przekazywana() {}

int main() {
  funkcja(&przekazywana);
}

Główny kod programu znajduje się w pliku main.cpp kompilowany kompilatorem dla języka C++. Funkcja main() wywołuje funkcja z pliku funkcja.c kompilowanym kompilatorem języka C. funkcja wywołuje funkcję przekazaną jako argument. W tym przykładzie nie ma problemów z linkowaniem.

Problem w tym, że kod źródłowy z pliku funkcja.c jest kodem źródłowym języka C i zapis ptr() wywołuje funkcję przekazaną jako argument tak, jak zwykłą funkcję języka C. Przekazywana funkcja jest natomiast funkcją języka C++ i oczekuje, że będzie wywołana tak jak funkcja języka C++.

Mówiąc precyzyjniej problem dotyczy zgodności konwencji wywołań funkcji C i C++. Dla języka C++ mogła (ale nie musiała) zostać przyjęta inna konwencja niż dla języka C.

Problem rozwiąże dodanie extern "C" do definicji funkcji przekazywana(). Na tej podstawie kompilator C++ będzie wiedział jakiej konwencji wywołań użyć:

Every function type, every function name with external linkage, and every variable name with external linkage, has a property called language linkage. Language linkage encapsulates the set of requirements necessary to link with a module written in another programming language: calling convention, name mangling algorithm, etc.

(źródło: cppreference.com)

Poprawiony przykład z użyciem extern "C":

Plik funkcja.c:

void funkcja( void (*ptr)() ) {
  ptr();
}

Plik main.cpp:

extern "C" void funkcja( void (*ptr)() );

extern "C" void przekazywana() {}

int main() {
  funkcja(&przekazywana);
}

Na tego typu problem natkniemy się wykorzystując funkcje języka C, możemy do nich zaliczyć funkcje systemowe (np. te związane z pthreads).


C C++

Pytanie lub komentarz? Zostaw wiadomość!

Powiedz proszę, czy podobał Ci się ten wpis. Chętnie podyskutuję i odpowiem na dodatkowe pytania.

Comments powered by Disqus