C- ja C++-yhteensopivuus

C- ja C++ - ohjelmointikielet liittyvät läheisesti toisiinsa, mutta niillä on merkittäviä eroja. C++ luotiin esistandardoidun C:n jälkeläiseksi, suurimmaksi osaksi yhteensopiva sen kanssa tuolloin lähdekoodin ja linkityksen tasolla [1] [2] . Tämän seurauksena molempien kielten kehitystyökalut (kuten kehitysympäristöt ja kääntäjät ) integroidaan usein yhteen tuotteeseen ohjelmoijan valitseessa lähdekieleksi C tai C++.

C ei kuitenkaan ole C++ :n [3] osajoukko , joten ei-triviaalit C-ohjelmat eivät käänny C++:aan ilman muutoksia. C++ esittelee myös monia ominaisuuksia, joita ei ole saatavilla C:ssä, ja käytännössä lähes kaikki C++:lla kirjoitettu koodi ei vastaa C-koodia. Tässä artikkelissa keskitytään kuitenkin eroihin, jotka aiheuttavat sen, että vastaava C-koodi kirjoitetaan väärin . . huonosti muotoiltu ) koodi C++ tai vastaava/hyvin muotoiltu molemmilla kielillä, mutta voi käyttäytyä eri tavalla C- ja C++-kielissä .  

Björn Stroustrup , C++:n luoja, ehdotti [4] , että C:n ja C++:n välisiä yhteensopimattomuutta tulisi vähentää mahdollisimman paljon, jotta varmistetaan maksimaalinen yhteensopivuus näiden kahden kielen välillä. Toiset väittävät, että koska C ja C++ ovat kaksi eri kieltä, niiden välinen yhteensopivuus on hyödyllistä, mutta ei välttämätöntä; Niiden mukaan pyrkimykset vähentää yhteensopimattomuutta eivät saisi haitata pyrkimyksiä parantaa jokaista kieltä erikseen. Toiset taas väittävät, että melkein jokainen syntaksivirhe, joka voidaan tehdä C:ssä, on kirjoitettu uudelleen C++:ssa siten, että saadaan käännettävä, vaikkakaan ei välttämättä oikea koodi [5] . Vuoden 1999 C-standardin ( C99 ) virallinen perustelu "tukee periaatetta säilyttää suurin yhteinen osajoukko" C:n ja C++:n välillä, "säilyttäen niiden väliset erot ja sallien niiden kehittyä erikseen", siinä todetaan myös, että kirjoittajat olivat " iloinen siitä, että C++:sta on tullut suuri ja kunnianhimoinen kieli" [6] .

Joitakin C99-innovaatioita ei tueta nykyisessä C++-standardissa tai ne ovat ristiriidassa tiettyjen C++-ominaisuuksien, kuten muuttuvapituisten taulukoiden , monimutkaisten alkuperäisten tietotyyppien ja tyyppitunnisteen kanssa restrict . Toisaalta C99 on vähentänyt joitain muita yhteensopimattomuuksia verrattuna C89:ään sisällyttämällä C++-ominaisuudet, kuten yksiriviset kommentit //ja ilmoitus/koodisekoitus [7] .

Rakenteet ovat sallittuja C:ssä, mutta eivät C++:ssa

C++ pakottaa tiukemmat kirjoitussäännöt (ei implisiittisiä staattisen tyyppijärjestelmän rikkomuksia [1] ) ja alustusvaatimuksia (tarkistetaan käännöshetkellä, että laajuuden muuttujat eivät riko alustusta, eli ei ole mahdollista palata paikkaan ennen ilmoitusta eksplisiittinen tai implisiittinen alustus, paitsi lohkot, joihin ei-ohjattu vuo ei tullut) [8] , ja siksi jokin kelvollinen C-koodi ei ole sallittu C++:ssa. Perustelut tälle esitetään ISO C++ -standardin liitteessä C.1 [9] .

• Yksi yleinen ero on, että C on löysempää osoittimien ympärillä. Erityisesti C sallii osoittimen määrittämisen void*mille tahansa osoitintyypeille ilman heittoa, kun taas C++ ei; tämä idiomi esiintyy usein C-koodissa, joka käyttää malloc[10] :tä muistin varaamiseen tai siirrettäessä kontekstiosoittimia p- säikeille ( POSIX API) ja muille kehyksille, jotka käyttävät . Esimerkiksi seuraava pätee C:ssä, mutta ei C++:ssa: void * ptr ; /* Implisiittinen muunnos void*:sta int*:ksi */ int * i = ptr ;

  tai vastaavasti:

  int * j = malloc ( 5 * * j :n koko ) ; /* Implisiittinen muunnos void*:sta int*:ksi */

  Jotta koodi käännetään sekä C- että C++-kielellä, sinun on käytettävä eksplisiittistä castia seuraavasti (joitakin varoituksia molemmille kielille [11] [12] ):

  void * ptr ; int * i = ( int * ) ptr ; int * j = ( int * ) malloc ( 5 * sizeof * j );
• C++:ssa on monimutkaisempia osoittimien määrityssääntöjä, jotka lisäävät tarkenteita, koska C++ sallii suoratoiston int **, const int *const *mutta ei salli vaarallista määritystä const int **, kun taas C ei salli kumpaakaan (vaikka kääntäjät antavat yleensä vain varoituksen).
• C++ muokkaa joitain C-standardin kirjaston toimintoja lisäämällä ylikuormitettuja toimintoja tyypin tarkenteella const , kuten strchrpaluu char*C++:een, kun taas C++ toimii kuin olisi kaksi ylikuormitettua funktiota const char *strchr(const char *)ja char *strchr(char *).
• C++ on myös tiukempi enum-muunnosten suhteen: kokonaislukuja ei voida implisiittisesti muuntaa enumiksi, kuten C:ssä. Const- luetteloilla onenum aina tyyppi intC:ssä, kun taas C++:ssa ne ovat eri tyyppejä ja niiden koko voi poiketa koosta int.
• C++ const:ssa -muuttuja on alustettava; C:ssä tämä on valinnainen.
• C++-kääntäjät kieltävät gototai switchristiinalustamisen, kuten seuraavassa C99-koodissa: void fn ( void ) { goto flack ; int i = 1 ; salama : ; }
• Huolimatta siitä, että funktio on syntaktisesti oikein, se johtaa longjmp()määrittelemättömään käyttäytymiseen C++:ssa, jos ylihypätyt pinokehykset sisältävät objekteja, joissa on ei-triviaaleja tuhoajia [13 ] .  C++-toteutus voi mielivaltaisesti määrittää käyttäytymisen niin, että tuhoajia kutsutaan. Tämä sulkee kuitenkin pois joitain käyttötapauksia , jotka muuten olisivat päteviä, kuten säikeiden tai korutiinien toteuttaminen vaihtamalla eri puhelupinojen välillä - kun siirrytään alimmasta kutsupinosta globaalin osoiteavaruuden yläosaan, tuhoajia kutsutaan jokaiselle objektille alin puhelupino. C:ssä tätä ongelmaa ei ole.longjmp()longjmp()
• C sallii useita esimäärityksiä yhdelle globaalille muuttujalle yhdessä käännösyksikössä , mikä ei ole sallittua C++:ssa, koska tämä rikkoo One Definition Rule ( ODR ) -sääntöä . int N ; int N = 10 ;
• C:ssä on laillista ilmoittaa uusi tyyppi samalla nimellä kuin struct, uniontai enum, mutta tämä on laitonta C++:ssa, koska C:ssä tyypit struct, unionja enumse on määritettävä aina kun kyseiseen tyyppiin viitataan, kun taas C++:ssa kaikki tällaisten tyyppien ilmoitukset ovat implisiittisiä. sisältää typedef . enum BOOL { EPÄTOSI , TOSI }; typedef int BOOL ;
• Funktioilmoitukset ilman prototyyppejä (K&R-tyyli) ovat laittomia C++:ssa; ne ovat edelleen voimassa C:ssä [14] , vaikka ne on poistettu käytöstä sen jälkeen, kun C standardisoitiin ensimmäisen kerran vuonna 1990. Vanhentunut on ISO C -standardissa määritelty  termi, joka tarkoittaa kieliominaisuutta , joka "saatetaan poistaa tulevissa versioissa". Samoin implisiittiset funktioiden määritykset (käyttäen funktioita, joita ei ole ilmoitettu) eivät ole sallittuja C++:ssa, ja ne ovat olleet laittomia C:ssä vuodesta 1999 lähtien.
• C:ssä funktion prototyyppi ilman argumentteja, kuten int foo();, tarkoittaa, että argumentteja ei anneta. Siksi on laillista kutsua tällaista funktiota yhdellä tai useammalla argumentilla , kuten foo(42, "hello world"). Sitä vastoin C++:ssa funktion prototyyppi ilman argumentteja tarkoittaa, että funktio ei ota argumentteja, ja tällaisen funktion kutsuminen argumenteilla on laitonta. C:ssä oikea tapa ilmoittaa funktio, joka ei käytä argumentteja, on käyttää 'void'ta, kuten int foo(void);, tämä on laillista myös C++:ssa. Tyhjät funktion prototyypit ovat vanhentuneet C99:ssä (kuten ne ovat C89:ssä) . 
• Sekä C että C++ voivat määrittää sisäkkäisiä tyyppejä struct, mutta soveltamisalaa tulkitaan eri tavalla: C++:ssa sisäkkäinen tyyppi structmääritellään vain ulkoisen tyypin laajuuden/nimiavaruuden sisällä struct, kun taas C:ssä sisärakenne määritellään myös ulkorakenteen ulkopuolella.
• C:n avulla voit ilmoittaa tyypit struct, unionja enumfunktion prototyypeissä, kun taas C++ ei.

C99 ja C11 lisäsivät C:hen useita lisäominaisuuksia, joita ei ollut vakio C++:ssa, kuten kompleksiluvut, muuttuvapituiset taulukot (huomaa, että kompleksiluvut ja muuttuvapituiset taulukot on merkitty valinnaisiksi laajennuksiksi C11:ssä), joustava taulukkoelementti , rajoittava avainsana , taulukon parametrien tarkenteet, yhdistelmäliteraalit ja  nimetyt alustajat .

• C99 -standardiin lisättiin float complexmonimutkainen aritmetiikka primitiivisiä tietotyyppejä käyttäen avainsanan ja makron avulla. C++:ssa kompleksilukuaritmetiikka voidaan suorittaa käyttämällä kompleksilukuluokkaa, mutta nämä kaksi menetelmää eivät ole yhteensopivia kooditasolla. ( C++11 -standardit edellyttävät kuitenkin binaariyhteensopivuutta.) [15]double complex_Complexcomplex
• Vaihtelevan pituiset taulukot. Tämä ominaisuus johtaa operaattorin mahdolliseen kutsuun, joka sizeofei ole käännösaikana [16] . void foo ( koko_t x , int a [ * ]); // VLA-ilmoitus void foo ( koko_t x , int a [ x ]) { printf ( "%zu \n " , koko a ); // Sama kuin sizeof(int*) char s [ x * 2 ]; printf ( "%zu \n " , koko s ); // Tulostaa x*2 }
• Useamman kuin yhden elementin sisältävän C99-standardin rakennetyypin viimeinen elementti voi olla joustava taulukkoelementti , joka ottaa syntaktisen muodon määrittelemättömän pituisena taulukona. Tämä palvelee samanlaista tarkoitusta kuin vaihtelevan pituisia taulukoita, mutta muuttuvapituisia taulukoita ei voi esiintyä tyyppimäärittelyissä, ja toisin kuin vaihtelevan pituiset taulukot, joustavilla matriisielementeillä ei ole tiettyä kokoa. ISO C++:ssa ei ole tätä ominaisuutta. Esimerkki: rakenne X { int n , m ; char tavua []; }
• C99:ssä määriteltyä tyyppitarkennetta restrict ei sisällytetty C++03-standardiin, mutta useimmat suuret kääntäjät, kuten GCC [17] , Microsoft Visual C++ ja Intel C++ Compiler tarjoavat samanlaisia ​​toimintoja laajennuksina.
• Funktioiden taulukkoparametrimääritteitä tuetaan C:ssä, mutta ei C++:ssa. int foo ( int a [ const ]); // samanlainen kuin int *const a int bar ( char s [ static 5 ]); // merkitsee, että s on vähintään 5 merkkiä pitkä
• C:n yhdistelmäliteraalien toiminnallisuus on yleistetty sekä sisäänrakennetuille että käyttäjän määrittämille tyypeille käyttäen listan alustussyntaksia C++11:ssä, vaikkakin syntaktisilla ja semanttisilla eroilla. rakenne X a = ( rakenne X ){ 4 , 6 }; // Samanlainen C++:ssa olisi X{4, 6}. C99:ssä käytettyä C-syntaksia tuetaan GCC- ja Clang-kääntäjien laajennuksina. foo ( & ( rakenne X ){ 4 , 6 }); // Objekti on allokoitu pinossa ja sen osoite voidaan välittää funktiolle. Ei tueta C++:ssa. if ( memcmp ( d , ( int [])){ 8 , 6 , 7 , 5 , 3 , 0 , 9 }, n ) == 0 ) {} // Samanlainen C++:ssa olisi numerot = int []; if (memcmp(d, numerot{8, 6, 7, 5, 3, 0, 9}, n) == 0) {}
• Määritetyt alustajat taulukoille ovat voimassa vain C:ssä: char s [ 20 ] = { [ 0 ] = 'a' , [ 8 ] = 'g' }; // Pätee C:ssä, mutta ei C++:ssa
• Funktiot, jotka eivät palauta arvoa, voidaan merkitä noreturn-attribuutilla C++:ssa, kun taas C käyttää eri avainsanaa.

C++ lisää monia muita avainsanoja tukemaan uusia ominaisuuksia. Tämä tekee C-koodista, joka käyttää näitä avainsanoja tunnisteisiin, laitonta C++:ssa. Esimerkiksi tämä koodi: