C++における extern "C" の効果のコード解説

C++における extern "C" の効果について

日本語:

C++において、extern "C" キーワードは、関数や変数のリンケージ（リンク時に識別される名前）を変更するために使用されます。通常、C++では、関数や変数の名前は名前マングリング（name mangling）と呼ばれるプロセスによってエンコードされます。これは、C++のオーバーロードやテンプレートなどの機能に対応するために必要です。

しかし、C++とCのコードを混在させる場合、Cのコンパイラは名前マングリングを行いません。そのため、C++からCの関数や変数にアクセスする場合、またはCからC++の関数や変数にアクセスする場合、両方の言語で同じ名前を使用する必要があります。

extern "C" キーワードを使用すると、以下のように動作します:

• 名前マングリングを抑制します: C++コンパイラは、extern "C" で宣言された関数や変数の名前をマングリングしません。
• Cのリンケージを使用します: C++コンパイラは、extern "C" で宣言された関数や変数をCのリンケージ規則に従ってリンクします。

例:

// C++ header file
extern "C" {
    int add(int a, int b);
}

// C implementation file
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

この例では、add 関数は extern "C" で宣言されているため、C++コンパイラは名前マングリングを行いません。これにより、Cのコンパイラが add 関数を認識し、適切にリンクすることができます。

C++ヘッダーファイル (header.h)

extern "C" {
    int add(int a, int b);
}

• extern "C" ブロック: このブロック内の関数や変数は、Cのリンケージ規則に従って宣言されます。
• add 関数: Cの関数宣言と同じ形式で宣言されています。

Cの実装ファイル (implementation.c)

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

• add 関数: Cの実装ファイルで定義されています。

C++の実装ファイル (main.cpp)

#include "header.h"

int main() {
    int result = add(3, 4);
    std::cout << "Result: " << result << std::endl;
    return 0;
}

• インクルード: C++のヘッダーファイルをインクルードします。
• add 関数の呼び出し: C++のコードからCの関数 add を呼び出します。

動作

1. C++コンパイラは、header.h をコンパイルするとき、add 関数をCのリンケージ規則に従って宣言します。
2. プログラムを実行すると、add 関数が呼び出され、計算結果が出力されます。

ポイント:

• extern "C" ブロックを使用することで、C++とCのコードを混在させることができます。
• extern "C" ブロック内の関数や変数は、Cのリンケージ規則に従って宣言されるため、両言語間での相互運用が可能です。
• C++とCのコードを混在させる場合、名前のマングリングの違いに注意が必要です。extern "C" を使用することで、この問題を回避することができます。

C++の外部リンケージ宣言

C++では、extern キーワードを使用して、外部リンケージを指定することもできます。ただし、この場合、C++のリンケージ規則に従うため、名前マングリングが行われます。

extern int add(int a, int b);

この宣言は、add 関数が外部で定義されていることを示し、C++のリンケージ規則に従ってリンクされます。

C++の名前修飾

C++では、名前修飾（name decoration）を使用して、Cのリンケージ規則に従う関数や変数を宣言することもできます。

#define C_LINKAGE __declspec(dllimport)

C_LINKAGE int add(int a, int b);

この例では、C_LINKAGE マクロを使用して、Cのリンケージ規則に従う関数を宣言しています。

C++のコンパイラオプション

一部のC++コンパイラは、Cのリンケージ規則に従うためのコンパイラオプションを提供しています。例えば、GCCでは -fno-automatic-namespaces オプションを使用することができます。

g++ -fno-automatic-namespaces main.cpp implementation.c

このオプションを使用すると、C++の自動名前空間機能を無効にし、Cのリンケージ規則に従ってリンクします。

C++のABI互換ライブラリ

C++のABI（Application Binary Interface）互換ライブラリを使用することで、C++とCのコードを混在させることができます。これらのライブラリは、C++のリンケージ規則に従う一方で、Cのリンケージ規則と互換性を持たせることができます。