概述

學C語言有很長一段時間了，想做做筆記，把C和C++相關的比較容易忽視的地方記下來，也希望可以給需要的同學一些幫助。

我的這些文章不想對C和C++的語法進行講解和羅列，這些東西隨便找一本書就講的比我清楚，我只是想把一般人忽視的地方盡自己所能描述一下。權當班門弄斧，貽笑大方了。

首先我想先從C和C++的一些基本概念入手。

main()函數(shù)

稍微學過C和C++的人都知道m(xù)ain()函數(shù)市所有C和C++程序必不可少的東西。叫做主函數(shù)。所有的程序都應該從main()函數(shù)開始執(zhí)行。但是你們又對這個函數(shù)了解多少呢？

我們都知道C和C++是一種函數(shù)語言，幾乎絕大多數(shù)的功能都是通過各種函數(shù)的調用來實現(xiàn)的，C和C++也提供了豐富的函數(shù)庫供編程人員調用?？呻m然main()函數(shù)每個C程序都必須有的函數(shù)，在C或者C++的函數(shù)庫里卻沒有叫做main()的函數(shù)，它是需要程序設計人員實現(xiàn)的函數(shù)。

而且，你們發(fā)現(xiàn)了沒有，main并不是C和C++的保留字。因此理論上，你可以在其他地方使用main這個名字，比如變量名、類名字、名字空間的名字甚至成員函數(shù)的名字。但是，即使這樣，你也不能修改main()函數(shù)本身的函數(shù)名，否則連接器就會報告錯誤。

main()函數(shù)是C和C++程序的入口，這是因為C和C++語言實現(xiàn)會有一個啟動函數(shù)，比如MS-C++的啟動函數(shù)就叫做

mainCRTStartup()或者WinMainCRT-Startup()。在這個啟動函數(shù)的最后會調用main()函數(shù)，然后再調用exit()函數(shù)結束程序。如果沒有main()函數(shù)，當然會報錯了。所以再C和C++開發(fā)環(huán)境中main()函數(shù)其實是一個回調函數(shù)。它是需要我們來實現(xiàn)的。

有些同學可能學過一些應用程序框架，比如MFC什么的。這些程序代碼中往往找不到main()函數(shù)，這是因為那些應用程序框架把main()函數(shù)的實現(xiàn)給隱藏起來了，main()函數(shù)在它們這里有固定的實現(xiàn)模式，所以不需要我們編寫。在連接階段，框架會自動將包含main()實現(xiàn)的庫加進來連接。

main()函數(shù)也是有原型的。這個原型已經(jīng)是一種標準了，在ISO/IEC14882中對main()的原型進行了定義。

	int main(){/*......*/}
和
	int main(int argc, char *argv[]){/*......*/}

上面這兩種形式是最具有可移植性的正確寫法。當然不同的編譯器可能會允許出現(xiàn)一些擴展。比如允許main()返回void，或者有第三個參數(shù)char *env[]什么的。這個就要看具體的編譯器文檔了。

關于返回值，我們知道m(xù)ain()返回的是int類型的。到底返回什么是有不同含義的。一般情況下，返回0，表示程序正常結束，返回任何非0表示錯誤或非正常退出。前面講到了，啟動函數(shù)最后還會調用exit()函數(shù)。那么main()函數(shù)的返回值就會作為exit()函數(shù)的操作數(shù)來返回操作系統(tǒng)。

在C++當中對main()函數(shù)還有一些特殊的限制。比如：

• 不能重載
• 不能內聯(lián)
• 不能定義為靜態(tài)的
• 不能取其地址
• 不能由用戶自己調用

關于main()函數(shù)的參數(shù)，它可以讓編譯好的執(zhí)行程序具有處理命令行參數(shù)的能力。這里需要注意，不要把“命令行參數(shù)”和main()函數(shù)的“函數(shù)實參”混淆，這是兩個不同的概念。命令行參數(shù)由啟動程序截獲并打包成字符串數(shù)組傳遞給main()的形參argv[]，而包括命令字（也就是執(zhí)行文件自己的名字）在內的所有參數(shù)的個數(shù)則被傳遞給形參argc。試一下吧，咱們來模擬copy命令寫個簡單的文件拷貝程序。

//mycopy.c:文件拷貝程序。
#include <stdio.h>
int main(int argCount, char* argValue[])
{
    FILE *srcFile = 0;
    FILE *destFile = 0;
    int ch = 0;
    if(argCount != 3)
    {
        printf("使用方法：%s 原文件 目標文件\n",argValue[0]);
    }
    else
    {
        if((srcFile = fopen(argValue[1],"r")) == 0)
        {
            printf("無法打開原文件！\"%s\"!",argValue[1]);
        }
        else
        {
            if((destFile = fopen(argValue[2],"w")) == 0)
            {
                printf("無法打開目標文件！\"%s\"!",argValue[2]);
                fclose(srcFile);
            }
            else
            {
                while((ch = fgetc(srcFile)) != EOF)
                {
                    fputc(ch,destFile);
                }
                fclose(srcFile);
                fclose(destFile);
                return 0;
            }
        }
    }
    return 1;
}
//用法：mycopy C:\file1.dat D:\newfile.dat

內部名稱

在編寫C程序的時候如果沒有main()函數(shù)，連接器會報錯。一般報錯信息會提示“unresolved external symbol_main”。這里的"_main"其實就是編譯器為main生成的內部名稱。其實C和C++語言在編譯過程中都會按照特定的規(guī)則把用戶定義的標識符（函數(shù)、變量、類型、名字空間什么的）轉換為相應的內部名稱。而這些規(guī)則還跟指定的連接規(guī)范有關。比如，在C語言中，main的內部名稱就叫做_main。

C語言這么做，是告訴連接器，這個東西是個函數(shù)。實際上，C語言在所有函數(shù)的函數(shù)名前其實都是加了前綴“_”的，以此來區(qū)別函數(shù)名和其他標識符名稱。

這種規(guī)范在C++又是另一種樣子。這是因為在C中，所有函數(shù)只要不是局部于編譯單元（文件作用域）的static函數(shù)，就會是具有extern連接類型的和global作用域的全局函數(shù)。全局函數(shù)是不可以有同名的。但是在C++里面，可以在不同的作用域，比如class,struct,union,namespace中定義同名的函數(shù)，甚至在同一個作用域也可以定義同名函數(shù)，也就是函數(shù)重載。那么轉換為內部名稱的連接規(guī)范就要復雜一些了。比如：

class Sample_1
{
	char m_name[16];
public:
	void foo(char *newName);
	void foo(int age);
};
class Sample_2
{
	char m_name[16];
public:
	void foo(char *newName);
	void foo(bool sex);
};

在其他地方根據(jù)這兩個類生成兩個實例，并進行操作：

	Sample_1 a;
	Sample_2 b;
	a.foo("aaa");
	a.foo(100);
	b.foo("bbb");
	b.foo(false);

這里有四個函數(shù)，但是確是同一個名稱。編譯器應該怎么區(qū)分呢？通過各自對象的成員標識符區(qū)分？那是在代碼中區(qū)分的，但是在連接器看來，所有函數(shù)其實都是全局函數(shù)，而全局函數(shù)是不能重名的。所以為了避免二義，在C++中有一個名字修飾規(guī)則。也就是在函數(shù)名前面添加各級作用域的名稱以及重載函數(shù)經(jīng)過編碼的參數(shù)信息。比如上面四次調用foo函數(shù)，其實它們會調用四個具有全局名稱的函數(shù)，分別是Sample_1_foo@pch@1，Sample_1_foo@int@1，Sample_2_foo@pch@1，Sample_2_foo@int@1。

然而，這種標準并不是強制的，所以不同廠家開發(fā)的C++編譯器有可能會有些許不同，而這也正是導致不同廠家的C++編譯器和連接器不能兼容的原因。

那么好了，當使用不同編程語言聯(lián)合開發(fā)時候，就要定義一個統(tǒng)一的規(guī)范，這個規(guī)范叫做連接規(guī)范。這個很好理解了吧，因為如果同一個標識符在不同編譯單元中用不同的連接規(guī)范，就會產生不一致的內部名稱，連接肯定會失敗。

所以，在開發(fā)程序庫的時候就一定要明確你要用那條連接規(guī)范。比如，編寫C程序是就要規(guī)定C連接規(guī)范：extern “C”。大約有這么幾種情況：

• 僅對一個類型、函數(shù)、變量或常量指定連接規(guī)范；

    extern "C" void WinMainCRTStartup();
    extern "C" const CLSID CLSID_DataConverter;
    extern "C" struct Student{/*....*/};
    extern "C" Student g_Student;

• 對一段代碼限定連接規(guī)范

    #ifdef __cplusplus
    extern "C" {
    #endif
    const int MAX_AGE = 200;
    #pragma pack(push,4)
    typedef struct _Person
    {
        char *m_Name;
        int m_Age;
    } Person, *PersonPtr;
    #pragma pack(pop)
    Person g_Me;
    int __cdecl memcmp(const void*, const void*, size_t);
    void* __cdecl memcpy(void*, const void*, size_t);
    void* __cdecl memset(void*, int, size_t);
    #ifdef __cplusplus
    }
    #endif

• 當前使用的是C++編譯器，并且使用了extern "C"限定了一段代碼的連接規(guī)范，但又想在其中某行或某段代碼保持C++的連接規(guī)范。

    #ifdef __cplusplus
    extern "C" {
    #endif
    const int MAX_AGE = 200;
    #pragma pack(push,4)
    typedef struct _Person
    {
        char *m_Name;
        int m_Age;
    } Person, *PersonPtr;
    #pragma pack(pop)
    Person g_Me;
    #if __SUPPORT_EXTERN_CPP_
    extern "C++"{
    #endif
    int __cdecl memcmp(const void*, const void*, size_t);
    void* __cdecl memcpy(void*, const void*, size_t);
    #if __SUPPORT_EXTERN_CPP_
    }
    #endif
    void* __cdecl memset(void*, int, size_t);
    #ifdef __cplusplus
    }
    #endif

• 某個聲明中指定了某個標識符的連接規(guī)范為extern “C”，那么對應的定義也要指定extern “C”：

    #ifdef __cplusplus
    extern "C" {
    #endif
    memcmp(const void*, const void*, size_t);
    #ifdef __cplusplus
    }
    #endif
    #ifdef __cplusplus
    extern "C" {
    #endif
    memcmp(const void *p, const void *a, size_t len)
    {
        //功能實現(xiàn)
    }
    #ifdef __cplusplus
    }
    #endif

其實如果是面向接口的編程，就不用考慮這么多了。因為即使接口兩端的內部名稱不同，只要使用了一致的成員對其和排列方式，并遵守一致的調用規(guī)范，一致的函數(shù)實現(xiàn)方式。也就是C++一致的對象模型，那么基本不會有什么問題的。

變量和它的初始化

在C和C++中，全局變量（extern或static的）存放在程序的靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)里面。這些變量在程序進入main()之前就被創(chuàng)建了，并在main()結束后銷毀，C和C++提供了一個默認的全局初始化器0。也就是編譯器會默認的用0來初始化它們。函數(shù)內部的static變量和類的static成員也是在靜態(tài)存儲區(qū)，因此也會默認初始化為0。除非你在創(chuàng)建的時候就提供了初值。這是編譯器對靜態(tài)變量的待遇。而對于其他的自動變量，就需要我們給他初始化了。不要指望編譯器自動對它們初始化。

所以，全局變量的聲明和定義應當放在源文件的開頭部位。

變量的初始化和變量的賦值是有區(qū)別的。初始化是發(fā)生在變量創(chuàng)建的同時，而賦值是在程序中變量創(chuàng)建后干的。
前面說了，對靜態(tài)存儲區(qū)的變量（比如全局變量，靜態(tài)變量什么）的進行初始化是編譯器自動進行的，但是局部變量的初始化確實需要編程人員手動進行。

還有，在一個編程單元中，全局變量的初始值不要依賴另一個編譯單元的全局變量。什么意思？比如：

//file1.c
int g_x = 100;

//file2.c
extern int g_x;
double g_d = g_x + 10;

這兩個編譯單元編譯完成后進行連接，兩個全局變量到底先初始化哪個并不確定，連接器也不能保證這一點。先初始化g_x，那g_d也就能順利初始化，而反之，g_d就不一定是多少了。

另外，C和C++都會有現(xiàn)成的庫。就是文件開頭包含的那些*.h文件。注意哦，C的庫可是有多線程版和單線程版，開發(fā)多線程程序應該使用多線程版本的庫。另外，在多人開發(fā)軟件是，庫的版本一定要統(tǒng)一。

編譯時和運行時

源代碼文件編寫的功能有些時運行時起作用，有些編譯時就起作用的。這件事需要區(qū)分的。比如預編譯偽指令、類定義、外部對象聲明、函數(shù)原型、修飾符號（const，static那些）、類成員訪問說明符號(public、private那些)以及連接規(guī)范是在編譯階段發(fā)揮作用的，可執(zhí)行程序里是不存在這些東西的。而容器越界訪問、虛函數(shù)動態(tài)決議、動態(tài)連接、動態(tài)內存分配、異常處理、RTTI這些則是在運行時發(fā)揮作用的。比如：

int* pInt = new int[10];
pInt += 100;
cout << *pInt << endl;
*pInt = 1000;

這段代碼一般在編譯階段沒什么問題，但運行時會出錯。所以，我們在程序設計時就要對運行的行為有所預見，通過編譯連接的程序在運行時不見得正確。

總結

本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關注腳本之家的更多內容！

最新評論