C++ uses C library example

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C compiler 編出來的 object file 可以跟 C++ compiler 編出來的 object file link 在一起。

假設 Linux 環境下有一個 object file foo.o 是 C compiler 編出來的，可以將 foo.o 看作一 C library，而 main.cpp 是由 C++ 實作並且使用 foo.o 裡的 function，因此 main.cpp 會 include 內含 function declaration 的 foo.h。C++ compiler 在一般狀況下會將 foo.h 內的 function 當作 C++ function 以 C++ 的規則處理。

由於 foo.o 是 C compiler 編出來的，其對 function 的處理方式不像 C++ 會額外加修飾，使得 link 時 main.o 及 foo.o 中 symbol 對不起來而產生 undefined reference 錯誤。在 foo.h 中加上 extern "C" 是告訴 C++ compiler 要把這段 function declaration 當作 C function 處理，也就是不做 name decoration，之後 link symbol 才對得起來。實例如下：

foo.h
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// foo.h
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

void foo();

#ifdef __cplusplus
}
#endif
foo.c
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// foo.c
#include <stdio.h>
#include "foo.h"

void foo()
{
    printf("C foo()!\n");
}
main.cpp
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// main.cpp
#include <iostream>
#include "foo.h"

int main()
{
    std::cout << "C++ main" << endl;
    foo();
    return 0;
}

foo.o 的 symbol：

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> gcc -c foo.c
> readelf -s foo.o

Symbol table '.symtab' contains 11 entries:
   Num:    Value  Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
     0: 00000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND
     1: 00000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS foo.c
     2: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1
     3: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    3
     4: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    4
     5: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    5
     6: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    7
     7: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    8
     8: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    6
     9: 00000000    20 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 foo
    10: 00000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND puts

一般狀況的 main.o symbol（重點在 18）：

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> g++ -c main.cpp
> readelf -s main.o

Symbol table '.symtab' contains 23 entries:
   Num:    Value  Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
     0: 00000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND
     1: 00000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS main.cpp
     2: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1
     3: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    3
     4: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    4
     5: 00000000     1 OBJECT  LOCAL  DEFAULT    4 _ZStL8__ioinit
     6: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    5
     7: 00000039    64 FUNC    LOCAL  DEFAULT    1 _Z41__static_initializati
     8: 00000079    28 FUNC    LOCAL  DEFAULT    1 _GLOBAL__sub_I_main
     9: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    6
    10: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    9
    11: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   10
    12: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    8
    13: 00000000    57 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 main
    14: 00000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND _ZSt4cout
    15: 00000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND _ZStlsISt11char_traitsIcE
    16: 00000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND _ZSt4endlIcSt11char_trait
    17: 00000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND _ZNSolsEPFRSoS_E
    18: 00000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND _Z3foov
    19: 00000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND _ZNSt8ios_base4InitC1Ev
    20: 00000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND _ZNSt8ios_base4InitD1Ev
    21: 00000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND __dso_handle
    22: 00000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND __cxa_atexit

foo.h 有 extern "C" 的 main.o symbol：

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>readelf -s main.o

Symbol table '.symtab' contains 23 entries:
   Num:    Value  Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
     0: 00000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND
     1: 00000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS main.cpp
     2: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1
     3: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    3
     4: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    4
     5: 00000000     1 OBJECT  LOCAL  DEFAULT    4 _ZStL8__ioinit
     6: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    5
     7: 00000039    64 FUNC    LOCAL  DEFAULT    1 _Z41__static_initializati
     8: 00000079    28 FUNC    LOCAL  DEFAULT    1 _GLOBAL__sub_I_main
     9: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    6
    10: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    9
    11: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   10
    12: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    8
    13: 00000000    57 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 main
    14: 00000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND _ZSt4cout
    15: 00000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND _ZStlsISt11char_traitsIcE
    16: 00000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND _ZSt4endlIcSt11char_trait
    17: 00000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND _ZNSolsEPFRSoS_E
    18: 00000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND foo
    19: 00000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND _ZNSt8ios_base4InitC1Ev
    20: 00000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND _ZNSt8ios_base4InitD1Ev
    21: 00000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND __dso_handle
    22: 00000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND __cxa_atexit