如何实现C++和C的混合编程？

在《C 语言和 C++ 到底有什么关系？》一节中，我们了解到 C++ 在 C 的基础上扩展了面向对象和泛型编程，并引入了命名空间、函数重载、内联函数等特性。那么，能否在同一项目中同时使用 C++ 与 C 代码？答案是：可以，但需要处理二者在编译和链接时对符号的不同处理方式。

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一、符号名称修饰（Name Mangling）差异

• C 编译器
  只保留原始函数名，符号表中就是 display、swap 等简单名称。

• C++ 编译器
  为了支持函数重载，会将函数名和参数类型一起编码（名称修饰），例如：

  void Swap(int,int)    → _Z4Swapii
  void Swap(float,float)→ _Z4Swapff

  （不同编译器的修饰策略不尽相同，仅作示意）

若在 C++ 单元（.cpp）中调用纯 C 函数，由于名称修饰不一致，链接器将无法匹配符号，从而报 “undefined reference” 错误。

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二、错误演示：省略 extern "C" 导致链接失败

myfun.h（无 extern "C"）

// myfun.h
void display();

myfun.c

#include <stdio.h>
#include "myfun.h"

void display() {
    printf("Hello from C\n");
}

main.cpp

#include <iostream>
#include "myfun.h"
using namespace std;

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

编译与链接命令

gcc  -c myfun.c      # 生成 myfun.o
g++  -c main.cpp     # 生成 main.o
g++    myfun.o main.o -o mixed_app

典型错误输出

/usr/bin/ld: main.o: in function `main':
main.cpp:(.text+0x5): undefined reference to `display()'
collect2: error: ld returned 1 exit status

• C++ 编译器将 display() 在符号表中存为类似 _Z7displayv。
• C 编译器导出的符号仍是纯粹的 display。
• 链接器无法将二者对上号，因而报错。

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三、解决方案：extern "C"

C++ 提供了 extern "C" 机制，指示编译器“按 C 的方式”处理符号。常见用法：

1. 修饰单个函数声明

   #ifdef __cplusplus
   extern "C" void display();
   #else
   void display();
   #endif

2. 修饰一段代码块

   #ifdef __cplusplus
   extern "C" {
   #endif
   
   void display();
   int  compute(int, int);
   // … 其他 C 接口 …
   
   #ifdef __cplusplus
   }
   #endif

• 在 C++ 单元中，__cplusplus 宏被定义，使用 extern "C"，避免名称修饰。
• 在 C 单元中，__cplusplus 未定义，恢复为普通 C 声明。

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四、完整示例：混合编程成功案例

目录结构

project/
├── myfun.h
├── myfun.c
└── main.cpp

myfun.h

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

void display();

#ifdef __cplusplus
}
#endif

myfun.c

#include <stdio.h>
#include "myfun.h"

void display() {
    printf("Hello from C\n");
}

main.cpp

#include <iostream>
#include "myfun.h"
using namespace std;

int main() {
    display();  // 链接到 myfun.c 中的 C 函数
    return 0;
}

编译命令

gcc  -c myfun.c
g++  -c main.cpp
g++      myfun.o main.o -o mixed_app

运行输出

C++：http://c.biancheng/net/cplus/

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五、最佳实践

1. 在头文件中使用条件宏 + extern "C"
   确保同一接口既能被 C 编译器识别，也能被 C++ 编译器正确处理。

2. 只在头文件中添加 extern "C"
   实现文件（.c 或 .cpp）保持原样，避免冗余。

3. 第三方 C 库集成
   若对方头文件无 extern "C"，可在包含时手动包裹：

   extern "C" {
   #include "third_party_c.h"
   }

4. 接口命名独立
   C 接口尽量使用独特命名，减少与 C++ 标准库或其他模块冲突。

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六、小结

• C 与 C++ 完全兼容混合编程，但名称修饰差异会导致链接问题。
• 通过 extern "C"，可让 C++ 编译器按 C 方式导出/引用符号，解决混合链接失败。
• 在跨语言边界的头文件中，始终结合 #ifdef __cplusplus 与 extern "C"，确保接口在 C/C++ 环境中都能正确编译与链接。