c++ - 结合大型 C 和 C++ 程序

Question

我已经阅读了几种组合 C 和 C++ 代码的方法，但是，我仍然对如何进行我的案例感到困惑。这是我的问题:

我有相对大量的 C 代码(由各种 .c 和 .h 文件组成)用于模拟有限和离散元素中的实体。这段代码有一个相对简短和简单的主函数，带有 for循环中按顺序调用各种其他函数(来自其他文件)。此代码在 Unix(icc 编译器)和 Visual Studio 中编译时都可以正常工作。

我在 C++ 中有其他代码可以解决分子动力学相互作用。此代码还包含各种文件，并且在 Unix(icpc 编译器)和 VS 中都可以正常运行。两者都是具有自己的输入和输出文件集的独立程序。

我需要做什么是以这样的方式运行这两个程序，即我的 C 程序在其主循环中“调用”C++ 代码。有些信息需要在两个代码之间双向传递，可能是数组(或指针)的形式。

什么是最简单的方法来做到这一点？

特别是，根据我阅读的建议，我有多个问题:

我应该用 extern "C" {} 包装我的 C 头文件吗？ ?

我应该使用 extern "C"在我的 C 函数中？

或者我应该使用 extern "C"在我的 C++ 文件中？ (头文件？函数？所有这些？还是只有那些我需要从 C 程序调用的？)

在明白我不能有两个main职能。我可以简单地重命名我的 C++ main功能？

在 unix 中编译时，我是否应该对不同的文件同时使用 C (icc) 和 C++ (icpc) 编译器？还是只是 C++ 编译器？

是否可以选择(以简化事情)转换我的 main从 C 到 C++ 的函数？

如果我不需要在两个程序之间传递类的信息，我需要对它们做些什么吗？

您建议按照什么顺序解决这个问题？ (例如，首先让我的 C 程序由 C++ 编译器编译；第二，将两个代码一起编译，没有链接；第三，链接代码；第四，在 C++ 中重命名 main 并让我的 C 代码“调用”它；第五，实现信息传递？)

最后，每个程序中都有一些宏，它们是重复的(名称相同，实现相同)。与此有冲突吗？我应该只保留一组宏吗？

抱歉，文字太长，问题多。我对 C 比较陌生，甚至对 C++ 也比较陌生，所以我在这些程序上的词汇量也是有限的。

谢谢您的帮助。任何提示将不胜感激。如果您需要其他信息，请告诉我。

这是我的 C 代码的“主要”函数:

#include "Yproto.h"
void show_time_info(YDC ydc,CHR Ystage[3]);

main(argc, argv)
  INT argc; char **argv;
{ CHR c1name[300];         /* name of the problem i.e. input file */
  struct YD_struct yd;     /* Y database                          */
  YDC ydc=&(yd.ydc);       /* Y control database                  */
  YDE yde=&(yd.yde);       /* Y element database                  */
  YDI ydi=&(yd.ydi);       /* Y interaction database              */
  YDN ydn=&(yd.ydn);       /* Y node database                     */
  YDB ydb=&(yd.ydb);       /* Y borehole database                 */
  YDS yds=&(yd.yds);       /* Y source (inter. fluid) database    */
  YDO ydo=&(yd.ydo);       /* Y output database                   */
  YDPE ydpe=&(yd.ydpe);    /* Y property database  for elements   */
  YDPN ydpn=&(yd.ydpn);    /* Y property database  for nodes (BC) */
  YDPJ ydpj=&(yd.ydpj);    /* Y property database  for joints     */
  YDPM ydpm=&(yd.ydpm);    /* Y property database  for meshing    */
  INT Tctrlc, itimes=0;
  CHR *p=NULL;

  /* get name of the problem */
  if(argv[1]!=NULL)
  { CHRcpy(c1name,argv[1]);
  }
  else
  { CHRwcr(stdout);
    CHRw(stdout,"  please define input file names: "); CHRwcr(stdout);
    CHRw(stdout," >");
    fgets(c1name,sizeof(c1name),stdin);
    if((p=strrchr(c1name,'\n'))!=NULL) *p = '\0';
  }
  strcpy(ydc->cfiname, c1name);   ydc->cfiname[255]='\0';
  ydc->finp=FILENULL; ydc->fcheck=FILENULL;

  /* Process while any input */
  while(Yrd(c1name,&yd)>0)
  { itimes=itimes+1;
    CHRw(stdout,"NEW INPUT: "); CHRw(stdout, c1name); CHRwcr(stdout);
    if(Ycheck(&yd)<0) break; date_and_time(ydc->cruntime); timestamp();
    CHRw(stdout, "Start calculating ...\n");
    omp_set_num_threads(8);
    for(ydc->ncstep=ydc->ncstep;ydc->ncstep<ydc->mcstep;ydc->ncstep++)
    { show_time_info(ydc,"Ymd");                      /* show time information    */
      Ymd(ydc,yde,ydi,ydn,ydpe,ydpn,ydpm);            /* mesh elements            */

      /********** HERE IS WHERE I WOULD LIKE TO CALL MY C++ PROGRAM ***************/

      Yfd(ydc,yde,ydn,ydi,ydo,ydpe,ydpn,ydpj);        /* nodal forces             */
      Ybor(ydc,yde,ydn,ydb,yds,ydpe,ydpj,ydpn);       /* borholes, inter. fluid   */
      Ycd(ydc,yde,ydi,ydn,ydpe,ydpn);                 /* contact detection        */
      Yid(ydc,yde,ydi,ydn,ydo,ydpe,ydpn, ydpj,ydpm);  /* interaction              */
      Yod(c1name,&yd);                                /* output results           */
      Ysd(ydc,yde,ydn,ydo,ydpe,ydpn );                /* solve equations          */
      Yfrd(ydc,yde,ydi,ydn,ydpe,ydpn,ydpj,ydpm);      /* fracture                 */
      ydc->dctime=ydc->dctime+ydc->dcstec;            /* update time              */
      /* CTRL-C Interruption */
      Tctrlc = enablc(ydc->dctime, ydc->ncstep, ydc->mcstep);
      if(Tctrlc!=1) break;
    }
  }

  /* Termination */
  CHRw(stderr,"   ***** Y HAS ORDERLY FINISHED *****");  CHRwcr(stderr);
  CHRw(stderr,"Press a key to continue");  CHRwcr(stderr);
  getchar();
}

答复后 24 小时更新

我按照提供的答案遵循了建议，结果我的问题的解决方案比原先想象的要简单得多(尽管在让它工作之前我确实必须探索几个选项)。最好的部分是它适用于 Unix 和 Visual Studio。以下是我采取的步骤的总结:

将我的主 C 文件转换为 C++。为此，重命名包含 main 的文件。我的 C 代码的函数带有 .cpp 扩展名(从 Y.c 更改为 Y.cpp)并更改 main 的开头功能来自:

main(argc, argv)
  INT argc; char **argv;

到

int main(int argc,char **argv)

为了使其 C++“友好”。 (注意:我知道将文件重命名为 .cpp 不是必需的，但我认为为了清楚起见最好这样做)。

包裹我所有的 C 头文件

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

一开始，和

#ifdef __cplusplus
}
#endif

最后。

更改我的名称 main C++ 函数和(暂时)不使用参数。我给它取名 int Ynano() .

使用以下行创建一个名为 Y_NANO.h 的新头文件(Y_NANO.cpp 是包含最初主要 C++ 函数的文件的名称):

int Ynano();

在 Y.cpp 和 Y_NANO.cpp 中包含新标题:

#include "Y_NANO.h"

调用函数 Ynano()来自 main Y.cpp 中的函数。

要在 Visual Studio 中编译，只需将所有源文件放在同一文件夹中并创建一个新项目。在 Unix 中，我按照给定的步骤 here .

这些步骤只会使程序一起运行，而不会在它们之间传递信息。为了在程序之间传递信息，需要包含一些参数作为 Ynano() 的参数。 ，但那是另一回事了。

最后的一些评论:

在不同的头文件中重复宏的问题似乎并不是一个真正的问题，只要没有文件包含这两个头文件(我不需要对此做任何事情)。

感谢所有提供答案的人。他们真的很有帮助。所选答案是根据完整性选择的，但其他答案也一样好。我希望该线程可以帮助其他人完成他们的工作，因为许多其他线程也帮助我做同样的事情。

Answer 1

1) Should I wrap my C header files with extern "C" {}?

2) Should I use extern "C" in my C functions?

仅当您打算 #include某些 C++ 源文件中的 C 头文件，即，如果您想从您的 C++ 代码中调用 C 函数之一。使 C 头文件在 C++ 中可用的典型方法是这样的:

#ifndef MY_C_HEADER_H
#define MY_C_HEADER_H

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

/* All the original content of the C header */

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif

如果不想修改header，也可以简单的应用extern "C"将其包含在 C++ 源文件中时，从头文件的外部:

// in my_source.cpp (or some C++ header file):

extern "C" {

#include "my_c_header.h"

}

注意:根本不推荐使用该解决方案，也不是长期/可维护的解决方案，它只是一个快速而肮脏的“让它工作”的解决方案，经常失败，但有时会奏效，具体取决于 C header 看起来像(C header 不需要包含许多其他 header ，一般不应该包含，但有些作者没有这样做的常识)。
extern "C"的原因是禁用 C++ 名称修改，即告诉编译器应该编译函数以对应于未修改的符号和/或应该在未修改的符号表中查找(链接到它们时)。因此，规则很简单，您想要编译成可从 C 代码(或任何其他语言)调用的库的任何 C++ 函数都需要声明为 extern "C" .您在 C++ 代码中调用但链接到从 C(或任何其他语言)编译的库的任何函数声明必须是 extern "C"以及。

3) Or should I use extern "C" in my C++ files? (headers? functions? all of them? or only those I need to call from the C program?)

如果你想从你的 C 代码中调用一些 C++ 函数，那么这些特定的函数必须声明为 extern "C"编译该 C++ 代码时。在声明这些函数的 C 头文件中(为了从 C 代码调用它们)，不需要 extern "C" (它总是隐含在 C 中)。

4) In understand I can not have two 'main' functions. Can I simply rename my C++ 'main' function?

两个主要功能的目的是什么？这是不允许的，也没有用。您仍然可以只拥有一个开始和结束的“程序”，即一个主要功能。您必须选择其中一个主要功能，并添加您想要的任何额外步骤(调用另一个库)。换句话说，您必须“合并”主要功能。

5) When compiling in unix, should I use both C (icc) and C++ (icpc) compilers for different files? or just the C++ compiler?

您使用 C 编译器编译 C 代码，使用 C++ 编译器编译 C++ 代码。无论如何，大多数构建系统(cmake、make 等)都会自动执行此操作。从技术上讲，您可以尝试使用 C++ 编译器编译 C 代码，但不要指望它立即工作，甚至根本无法轻松使其工作，恕我直言，不值得付出努力。

6) Could it be an option (to simplify things) to convert my main function from C to C++?

那是一种选择。你的包含 C main 函数的源文件看起来比较简单，它包含一个 C 头文件并且有一个相当简单的 main 函数。如果是这样，这将不难在 C++ 编译器上进行编译(除非它包含的 C 头文件是许多其他 C 头文件，这是不好的做法，但很可能)。您需要使用 extern "C" { } 来包装包含的 C 头文件。如上图所示。然后，您可以尝试在 C++ 编译器中编译它(仅包含 main 函数的源文件)，并使用 C 编译器编译其余的 C 代码，然后将整个内容链接在一起。如果立即生效，那就太好了，您可以开始将该 C main 函数与来自其他库的 C++ main 函数合并，然后就可以了。

否则，通常的选择是弄清楚您需要 C++ 代码做什么。然后，使用 C++ 库在 C++ 中创建一个 C 友好的函数(无类等)来执行这些操作。然后，创建一个声明该函数的头文件，使用 extern "C"说明符(仅在 C++ 下编译时 ( __cplusplus ))，并确保此头文件不包含任何其他 C++ 头文件(不是标准头文件，不是来自 C++ 库的任何其他头文件)。最后，在您拥有 main 函数的 C 源代码中，包含该头文件并从 main 函数中需要它的位置调用该函数。将整个事情联系在一起，它应该可以工作。

7) If I don't need to pass information of classes between the two programs, do I need to do anything about them?

不。只要您不包含来自 C 代码的任何 C++ 头文件(编译器无论如何都不会接受)，C 代码甚至不知道类存在。所以，这里没有危险。

8) In what order do you suggest this problem to be tackled? (e.g. first have my C program compiled by C++ compiler; second, compile both codes together with no links; third, link the codes; fourth, rename main in C++ and have it "called" by my C code; fifth, implement the transfer of information?)

当然，第一步是确保您可以分别编译两者。第二步是看是否可以用C++编译器(如上所述)编译C程序的主函数(仅主函数)。如果成功，开始将来自 C++ 主函数的元素合并到新的“合并”主函数中。如果不成功，请按照我刚才提到的步骤操作。

9) Finally, there are some macros in each program, which are repeated (same name, same implementation). Is there a conflict with this? Should I only keep one set of macros?

宏……这很难说。如果您按照创建可以从 C 主函数调用的 C++ 函数的过程进行操作，那么您基本上可以完美地隔离两个库，即它们被分别编译并在之后链接在一起。在这种情况下，MACRO 冲突不会有问题(但可能存在同名的函数，如果在 C++ 库中有些是 extern "C")。如果您尝试将主函数合并到一个 C++ 主函数中，您可能会遇到一些问题，即 C 头文件和 C++ 头文件之间的 MACRO 冲突，它们将被包含在一起。