Русская Википедия:Совместимость C и C++

Содержание

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Языки программирования C и C++ тесно связаны, но имеют существенные различия. C++ создавался как потомок достандартизированного C, по большей части совместимый с ним на тот момент на уровне исходного кода и компоновки. В связи с этим средства разработки для обоих языков (такие, как среды разработки и компиляторы) часто интегрируются в один продукт, при этом программист может выбрать C или C++ в качестве языка исходного кода.

Однако, C не является подмножеством C++, поэтому нетривиальные программы на C не будут компилироваться на C++ без изменений. Также C++ вводит множество возможностей, недоступных в C, и на практике почти весь код, написанный на C++, не соответствует коду на C. Однако в этой статье основное внимание уделяется различиям, которые приводят к тому, что соответствующий код C является неправильно написанным (Шаблон:Lang-en) кодом на C++ или соответствующим/хорошо написанным (Шаблон:Lang-en) на обоих языках, но может вести себя по-разному на C и C++.

Бьёрн Страуструп, создатель C++, предложил что несовместимость между C и C++ должна быть уменьшена насколько это возможно, чтобы обеспечить максимальное взаимодействие между двумя языками. Другие утверждают, что, поскольку C и C++ — это два разных языка, совместимость между ними полезна, но не жизненно важна; согласно их мнению, усилия по уменьшению несовместимости не должны препятствовать попыткам улучшить каждый язык в отдельности. Третьи утверждают, что почти каждая синтаксическая ошибка, которую можно допустить в Си, была пересмотрена в C++ таким образом, чтобы порождать компилируемый, хоть не обязательно корректный код. Официальное обоснование стандарта C 1999 года (C99) «поддерживает принцип сохранения наибольшего общего подмножества» между C и C++, «сохраняет при этом различия между ними и позволяет развиваться отдельно», там также утверждается, что авторы были «довольны тем, что C++ стал большим и амбициозным языком».

Некоторые нововведения C99 не поддерживаются в текущем стандарте C++ или конфликтуют с отдельными возможностями C++, например, массивы переменной длины, собственные комплексные типы данных и квалификатор типа restrict. С другой стороны, C99 уменьшил некоторые другие несовместимости по сравнению с C89, включив такие функции C++, как однострочные комментарии //, а также смешение объявлений и кода.

Конструкции, допустимые в C, но не в C++

C++ применяет более строгие правила типизации (никаких неявных нарушений системы статических типов) и требования к инициализации (принудительная проверка во время компиляции, что у переменных в области видимости не нарушена инициализация, то есть невозможно вернуться к месту до объявления с явной или неявной инициализацией, если не считать блоки, в которые не управляющий поток не попадал), и поэтому некоторый допустимый код C недопустим в C++. Обоснование этого приведено в Приложении C.1 к стандарту ISO C++.

C99 и C11 добавили в C несколько дополнительных возможностей, которые не были включены в стандартный C++, таких как комплексные числа, массивы переменной длины (обратите внимание, что комплексные числа и массивы переменной длины обозначены как необязательные расширения в C11), Шаблон:Нп5, ключевое слово restrict, квалификаторы параметров массива, составные литералы (Шаблон:Lang-en) и Шаблон:Нп5.

C++ добавляет множество дополнительных ключевых слов для поддержки своих новых возможностей. Это делает код на C, использующий эти ключевые слова для идентификаторов, недопустимым в C++. Например, такой код:

struct template
{
    int new;
    struct template* class;
};

является допустимым кодом на C, но отклоняется компилятором C++, поскольку ключевые слова template, new иclass зарезервированы.

Конструкции, которые ведут себя по-разному в C и C++

Существует несколько синтаксических конструкций, которые допустимы как в C, так и в C++, но дают разные результаты в этих языках.

• Шаблон:Нп5, такие как 'a', имеют тип int в C и тип char в C++, это означает, что sizeof 'a' обычно даёт разные результаты на двух языках: в C++ это будет 1, в то время как в C это будет sizeof(int). Как ещё одно следствие этого различия в типах, в C 'a' всегда будет выражением со знаком, независимо от того, является char знаковым или беззнаковым, тогда как для C++ это зависит от реализации компилятора (Шаблон:Lang-en).
• C++ использует внутреннюю компоновку const-переменных в области пространства имён, если только они явно не объявлены как extern, в отличие от C, в котором extern является вариантом по умолчанию для всех сущностей, имеющих область видимости — файл (Шаблон:Lang-en). Заметим, что на практике это не приводит к скрытым семантическим изменениям между идентичным кодом C и C++, но вместо этого приведёт к ошибке компиляции или компоновки.
• В C использование встроенных функций требует, чтобы объявление прототипа функции с использованием ключевого слова extern было вручную добавлено ровно в одну единицу трансляции, чтобы гарантировать, что не-inline версия скомпонована, тогда как C++ обрабатывает это автоматически. Если точнее, C различает два вида определений встроенных функций: обычные внешние определения (где явно используется extern) и встроенные определения. C++, с другой стороны, предоставляет только встроенные определения для встроенных функций. В C встроенное определение аналогично внутреннему (то есть статическому) определению в том смысле, что оно может сосуществовать в одной и той же программе с одним внешним определением и любым количеством внутренних и встроенных определений одной и той же функции в других единицах трансляции, все из которых могут отличаться. Это не то же самое, что компоновка функции, но не полностью независимое понятие. Компиляторам C предоставляется свобода выбора между использованием встроенных и внешних определений одной и той же функции, когда оба они доступны. C++, однако, требует, чтобы если функция с внешней компоновкой объявлена как inline в любой единице трансляции, то она должна также быть объявлена (и, следовательно, также определена) в каждой единице трансляции, где используется, и чтобы все определения этой функции были идентичны по правилу одного определения. Обратите внимание, что статические встроенные функции ведут себя одинаково в C и C++.
• И C99, и C++ имеют логический тип bool с константами true и false, но они определены по-разному. В C++ bool — это встроенный тип и зарезервированное ключевое слово. В C99 новое ключевое слово _Bool вводится как новый логический тип. Заголовок stdbool.h содержит макросы bool, true и false, которые определены как _Bool, 1 и 0, соответственно. Следовательно, true и false имеют тип int в C.

Некоторые другие отличия из предыдущего раздела также могут быть использованы для создания кода, который компилируется на обоих языках, но ведёт себя по-разному. Например, следующая функция будет возвращать разные значения в C и C++:

extern int T;

int size(void)
{
    struct T {  int i;  int j;  };

    return sizeof(T);
    /* C:   вернёт sizeof(int)
     * C++: вернёт sizeof(struct T)
     */
}

Это связано с тем, что C требует наличие struct перед тегами структуры (и поэтому sizeof(T) ссылается на переменную), но C++ позволяет его опустить (и поэтому sizeof(T) ссылается на неявный typedef). Имейте в виду, что результат отличается, когда объявление extern помещается внутрь функции: тогда наличие идентификатора с тем же именем в области видимости функции препятствует вступлению в силу неявного typedef для C++, и результат для C и C++ будет одинаковым. Обратите также внимание, что двусмысленность в приведённом выше примере связана с использованием круглых скобок у оператора sizeof. При использовании sizeof T ожидалось бы, что T будет выражением, а не типом, и, следовательно, пример не будет компилироваться на C++.

Связывание кода C и C++

В то время как C и C++ поддерживают высокую степень совместимости исходных текстов, объектные файлы, создаваемые их компиляторами, могут иметь важные различия, которые проявляются при смешивании кода C и C++. Важные особенности:

• Компиляторы C не выполняют Шаблон:Нп5 символов, как это делают компиляторы C++.
• В зависимости от компилятора и архитектуры соглашения о вызовах могут различаться между языками.

Чтобы код на C++ вызывал функцию на C foo(), код на C++ должен создавать прототип foo() с помощью extern "C". Аналогично, чтобы код на C вызывал функцию на C++ bar(), код C++ для bar() должен быть объявлен с extern "C".

Обычная практика в заголовочных файлах для поддержания совместимости как с C, так и C++ — добавлять в них объявление с extern "C" для всей области видимости заголовка:

/* Заголовочный файл foo.h */
# ifdef __cplusplus /* Если это компилятор C++, использовать компоновку, как в C */
extern "C" {
# endif

/* У этих функций компоновка, как в языке C */
void foo();

struct bar { /* ... */ };

# ifdef __cplusplus /* Если это компилятор C++, завершите использование компоновки, как в C */
}
# endif

Различия между соглашениями о компоновке и вызовах C и C++ также могут иметь некие последствия для кода, использующего указатели на функции. Некоторые компиляторы дадут нерабочий код, если указатель на функцию, объявленный как extern "C", указывает на функцию из C++, которая не объявлена как extern "C".

Например, следующий код:

void my_function();
extern "C" void foo(void (*fn_ptr)(void));

void bar()
{
   foo(my_function);
}

Компилятор C++ от Sun Microsystems выдаёт следующее предупреждение:

 $ CC -c test.cc
 "test.cc", line 6: Warning (Anachronism): Formal argument fn_ptr of type
 extern "C" void(*)() in call to foo(extern "C" void(*)()) is being passed
 void(*)().

Это связано с тем, что my_function() не объявляется с помощью соглашений о компоновке и вызове языка C, но передаётся C-функции foo().

Ссылки

• Detailed comparison, sentence by sentence, from a C89 Standard perspective.
• Incompatibilities Between ISO C and ISO C++, David R. Tribble (August 2001).
• Oracle (Sun Microsystems) C++ Migration Guide, section 3.11, Oracle/Sun compiler docs on linkage scope.
• Oracle: Mixing C and C++ Code in the Same Program, overview by Steve Clamage (ANSI C++ Committee chair).