extern "C" 静态数组函数参数

Question

我想与我用 C++ 程序编写的 C 库进行交互。 C 库是使用现代 C 编写的，并使用 static 数组说明符来显示数组的最小长度，或者指针不能是 NULL。

当我尝试使用此功能编写与 extern "C" 函数接口的程序时，我收到以下消息：

错误：静态数组大小是 C99 功能，在 C++ 中不允许

不能与这个 C 库交互吗？我是否必须修改 C 库，或者是否有替代方案？

这是一个导致错误的示例程序：

// foo.h

#ifndef FOO_H
#define FOO_H

void foo(int i[static 1]);

#endif //FOO_H

// foo.c
#include <stdio.h>

void foo(int i[static 1]) {
    printf("%i", i[0]);
}

// main.cpp

extern "C"
{
    void foo(int i[static 1]);
}

int main() {
    int i[] = {1};
    foo(i);
}

Answer 1

extern "C" 向 C++ 编译器指示函数名称不应被破坏。由于您要链接到外部库，因此期望外部库有一个名为 foo 的函数（并且只有一个函数）。 C99 及以后的数组大小中的 static 关键字告诉编译器“这个数组将至少是这个大小”，这可能允许编译器进行某些优化（我不知道这些可能是什么优化，但是考虑到它可能会循环展开到 N = 4，您在其中声明 void foo(int i[static 5]); 如果您传递的数组不是至少这个大小，您可能会遇到麻烦。

直接的解决方法就是我们需要告诉 C++ 编译器：

1. 有一个函数叫foo
2. 它采用int * 作为参数

extern "C"
{
    void foo(int i[]);
}

但是我们丢失了在 C++ 程序中使用这个函数的任何人的信息，这个函数的大小必须至少为 N（这就是数组大小中的 static 关键字的含义）。我想不出一个好方法来强制对此进行编译时检查，除非可能通过某种类型的模板化包装函数：

#include <cstddef>

extern "C"
{
    void foo(int i[]);
}

template <std::size_t N>
void c_foo(int i[N])
{
    static_assert(N >= 5);
    foo(i);
}

int main(int argc, char** argv)
{
    int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int b[4] = {1, 2, 3, 4};

    c_foo<5>(a); // this will be fine
    c_foo<4>(b); // this will raise a compile-time error
}

为了更加安全，我会将您的 c_foo 函数和任何“安全”extern "C" 原型的函数原型放在一个 c_library_interface.h 文件中，并将您的 c_foo 函数和任何“不安全”extern "C" 原型在另一个 c_library_interface_unsafe.cpp 文件中。这样，只要您不将 unsafe 文件包含在您的主 C++ 文件中，您就应该只能通过模板与 static 数组大小函数进行交互，这将进行一些大小检查。

Answer 2

（这是约翰回答的附加信息）

C 标头在 C++ 中不正确，因此您必须对其进行修改。

[static 1] 的意图可能是表明不应使用空指针调用该函数。两种语言都没有标准的方式来表明这一点，而且作者的选择与 C++ 不兼容。

一些主要的编译器在两种语言中都支持__attribute__((nonnull))，或者作为每个参数的后缀，或者作为函数的前缀，然后应用于所有指针参数。

在我的个性化标头中，我定义了一个预处理器宏，该宏扩展为每个编译器的等效语法，或者对于不支持它的编译器为空白。

请记住，编译器不需要强制执行该行为，并且肯定会有不强制执行的情况（例如，传递一个它不知道的接收指针）。

所以恕我直言，鉴于编译器对该功能的当前态度（无论是属性还是static 1），这应该被视为用户文档的一种形式。

经过一些实验，我实际上决定不在我自己的代码中使用它：使用此属性将导致编译器优化函数体中的任何空指针检查，这会引入运行时错误的可能性，因为存在没有有效地防止空指针被传递。为了使该功能可用，编译器还必须在任何时候调用该函数时发出诊断信息，并且编译器不能保证参数是非空的。 （这是我希望在编译器中看到的一个选项，但据我所知，尚不存在）。