C与C++兼容性全解析：从差异到应对策略

### C与C++兼容性全解析：从差异到应对策略 #### 1. 引言 在编程领域，C和C++是两门广泛使用的语言。然而，它们之间存在着一些兼容性问题，这些问题可能会给程序员带来困扰。本文将深入探讨C与C++之间的不兼容性，以及标准C++与早期版本C++之间的差异。目的在于记录那些可能导致问题的差异，并提供解决这些问题的方法。 大多数兼容性问题出现在以下几种情况：将C程序升级为C++程序、将C++程序从一个预标准版本移植到另一个版本，或者使用旧编译器编译具有现代特性的C++代码。我们的目标不是让你陷入每个兼容性问题的细节中，而是列出最常出现的问题，并给出标准的解决方案。 在考虑兼容性问题时，一个关键问题是程序需要在哪些实现环境下运行。对于学习C++，使用最完整、最有用的实现是有意义的。而对于交付产品，可能需要采取更保守的策略，以确保产品能在更多系统上运行。过去，这曾是避免使用C++新特性的一个原因（有时只是借口）。但如今，各种实现逐渐趋同，跨平台的可移植性需求不再像几年前那样需要极端谨慎。 #### 2. C/C++兼容性 除了少数例外，C++是C（指ISO/IEC 9899:1990定义的C89）的超集。大多数差异源于C++更强调类型检查。编写良好的C程序通常也是C++程序，编译器可以诊断出C++和C之间的所有差异。 ##### 2.1 “沉默”的差异 除了少数情况，既是C++又是C的程序在两种语言中的含义相同。幸运的是，这些“沉默的差异”相当隐晦： - 在C中，字符常量和枚举的大小等于`sizeof(int)`。在C++中，`sizeof('a')`等于`sizeof(char)`，并且C++实现可以为枚举选择最合适的大小。 - C++提供`//`注释，而C没有（尽管许多C实现将其作为扩展提供）。这个差异可用于构造在两种语言中行为不同的程序，例如： ```cpp int f(int a, int b) { return a /* pretty unlikely */ b ; /* unrealistic: semicolon on separate line to avoid syntax error */ } ``` C99（指ISO/IEC 9899:1999(E)定义的C）也提供`//`注释。 - 在内层作用域中声明的结构体名称可以隐藏外层作用域中对象、函数、枚举器或类型的名称。例如： ```cpp int x[99]; void f() { struct x { int a; }; sizeof(x); /* size of the array in C, size of the struct in C++ */ } ``` ##### 2.2 非C++的C代码 导致实际问题的C/C++不兼容性并不微妙，大多数很容易被编译器捕获。以下是一些非C++的C代码示例，其中大多数在现代C中被认为是不良风格甚至过时的： - 在C中，大多数函数可以在没有先前声明的情况下调用。例如： ```c main() /* poor style C. Not C++ */ { double sq2 = sqrt(2); /* call undeclared function */ printf("the square root of 2 is %g\n",sq2); /* call undeclared function */ } ``` 一般建议在C中完整且一致地使用函数声明（函数原型）。当遵循这个合理建议，特别是当C编译器提供强制使用的选项时，C代码就符合C++规则。当调用未声明的函数时，你需要对函数和C规则有很好的了解，才能知道是否犯了错误或引入了可移植性问题。例如，上面的`main()`作为C程序至少包含两个错误。 - 在C中，未指定任何参数类型声明的函数可以接受任意数量、任意类型的参数。这种用法在标准C中已过时，但并不少见： ```cpp void f(); /* argument types not mentioned */ void g() { f(2); /* poor style C. Not C++ */ } ``` - 在C中，函数可以使用一种语法定义，该语法可在参数列表后可选地指定参数类型： ```c void f(a,p,c) char *p; char c; { /* ... */ } /* C. Not C++ */ ``` 这种定义必须重写为： ```cpp void f(int a, char* p, char c) { /* ... */ } ``` - 在C和预标准版本的C++中，类型说明符默认为`int`。例如： ```c const a = 7; /* In C, type int assumed. Not C++ */ ``` C99和C++一样，禁止“隐式`int`”。 - C允许在返回类型和参数类型声明中定义`struct`。例如： ```c struct S { int x,y; } f(); /* C. Not C++ */ void g(struct S { int x,y; } y); /* C. Not C++ */ ``` C++的类型定义规则使这种声明无用，因此不允许使用。 - 在C中，整数可以赋值给枚举类型的变量： ```cpp enum Direction { up, down }; enum Direction d = 1; /* error: int assigned to Direction; ok in C */ ``` - C++比C提供了更多的关键字。如果这些关键字中的一个在C程序中作为标识符出现，则必须修改该程序才能使其成为C++程序。 C++中不是C关键字的关键字如下表所示： | 关键字 | 说明 | | --- | --- | | `and` | 逻辑与 | | `and_eq` | 逻辑与赋值 | | `asm` | 内联汇编 | | `bitand` | 按位与 | | `bitor` | 按位或 | | `bool` | 布尔类型 | | `catch` | 异常捕获 | | `class` | 类 | | `compl` | 按位取反 | | `const_cast` | 常量转换 | | `delete` | 释放内存 | | `dynamic_cast` | 动态转换 | | `explicit` | 显式构造 | | `export` | 导出模板 | | `false` | 布尔假 | | `friend` | 友元 | | `inline` | 内联函数 | | `mutable` | 可变成员 | | `namespace` | 命名空间 | | `new` | 动态分配内存 | | `not` | 逻辑非 | | `not_eq` | 逻辑非等于 | | `operator` | 运算符重载 | | `or` | 逻辑或 | | `or_eq` | 逻辑或赋值 | | `private` | 私有成员 | | `protected` | 受保护成员 | | `public` | 公共成员 | | `reinterpret_cast` | 重新解释转换 | | `static_cast` | 静态转换 | | `template` | 模板 | | `this` | 指向当前对象的指针 | | `throw` | 抛出异常 | | `true` | 布尔真 | | `try` | 异常处理块 | | `typeid` | 类型信息 | | `typename` | 类型名 | | `using` | 使用命名空间 | | `virtual` | 虚函数 | | `wchar_t` | 宽字符类型 | | `xor` | 逻辑异或 | | `xor_eq` | 逻辑异或赋值 | 在C中，一些C++关键字是标准头文件中定义的宏： | 关键字 | 说明 | | --- | --- | | `and` | 逻辑与 | | `and_eq` | 逻辑与赋值 | | `bitand` | 按位与 | | `bitor` | 按位或 | | `bool` | 布尔类型 | | `compl` | 按位取反 | | `false` | 布尔假 | | `not` | 逻辑非 | | `not_eq` | 逻辑非等于 | | `or` | 逻辑或 | | `or_eq` | 逻辑或赋值 | | `true` | 布尔真 | | `wchar_t` | 宽字符类型 | | `xor` | 逻辑异或 | | `xor_eq` | 逻辑异或赋值 | 这意味着在C中可以使用`#ifdef`测试它们，也可以重新定义它们。 - 在C中，全局数据对象可以在单个翻译单元中多次声明，而无需使用`extern`说明符。只要最多只有一个这样的声明提供初始化器，该对象就被认为只定义了一次。例如： ```c int i; int i; /* defines or declares a single integer ‘i’; not C++ */ ``` 在C++中，一个实体必须恰好定义一次。 - 在C++中，类不能与在同一作用域中声明为引用不同类型的`typedef`具有相同的名称。 - 在C中，`void*`可以用作任何指针类型变量赋值或初始化的右操作数；在C++中则不可以。例如： ```cpp void f(int n) { int* p = malloc(n*sizeof(int)); /* not C++. In C++, allocate using ‘new’ */ } ``` - C允许将控制转移到带标签的语句以绕过初始化；C++则不允许。 - 在C中，全局`const`默认具有外部链接；在C++中则没有，并且必须初始化，除非显式声明为`extern`。 - 在C中，嵌套结构体的名称与它们嵌套的结构体位于同一作用域中。例如： ```c struct S { struct T { /* ... */ }; // ... }; struct T x; /* ok in C meaning ‘S::T x;’. Not C++ */ ``` - 在C中，数组可以由元素数量多于数组所需的初始化器初始化。例如： ```c char v[5] = "Oscar"; /* ok in C, the terminating 0 is not used. Not C++ */ ``` ##### 2.3 已弃用的特性 标准委员会通过弃用某个特性，表达了希望该特性消失的愿望。然而，委员会没有权力移除大量使用的特性，无论它多么冗余或危险。因此，弃用是对用户的一个强烈提示，应避免使用该特性。 - 关键字`static`通常表示“静态分配”，可用于表示函数或对象对翻译单元是局部的。例如： ```cpp // file1: static int glob; // file2: static int glob; ``` 这个程