为什么模板不能在extern“C”块中？

Question

这是an answer对Is it possible to typedef a pointer-to-extern-“C”-function type within a template?的后续问题

此代码无法使用g++，Visual C / C ++和Comeau C / C ++进行编译，并且基本上具有相同的错误消息：

#include <cstdlib>

extern "C" {
    static int do_stuff(int) {
        return 3;
    }

    template <typename return_t_, typename arg1_t_>
    struct test {
        static void foo(return_t_ (*)(arg1_t_)) { }
    };
}

int main()
{
    test<int, int>::foo(&do_stuff);
    return EXIT_SUCCESS;
}

g ++说“错误：带C链接的模板”，Visual C / C ++发出编译器错误C2894，而Comeau C / C ++说“错误：此声明可能没有extern”C“链接”。

问题是，所有人都满意：

#include <cstdlib>

extern "C" {
    static int do_stuff(int) {
        return 3;
    }

    struct test {
        static void foo(int (*)(int)) { }
    };
}

int main()
{
    test::foo(&do_stuff);
    return EXIT_SUCCESS;
}

C ++标准的第7.5节“链接规范”规定：

对于类成员的名称和类成员函数的成员函数类型，将忽略C语言链接。

它甚至给出了一个例子：

extern "C" {
    class X {
        void mf(); // the name of the function mf and the member
                // function's type have C++ language linkage
        void mf2(void(*)()); // the name of the function mf2 has C++ language
                // linkage; the parameter has type pointer to C function
    };
}

如果在extern“C”块中允许模板，那么实例化的成员函数将具有C ++链接。

那么，为什么C ++ 98 Standard的第14章模板状态如下：

模板名称可能具有链接（3.5）。模板，模板显式特化（14.7.3）和类模板部分特化不应具有C链接。

模板“可能”具有联系意味着什么？什么是模板链接？

为什么明确禁止使用带有C链接的模板，当一个类没问题时，模板实例化的所有成员函数（默认构造函数，析构函数和赋值运算符重载）都会有C ++链接？

Answer 1

模板“可能”具有联系意味着什么？什么是模板链接？

所有名称都有外部链接，内部链接或没有链接（C ++03§3.5p2），但这与语言链接不同。 （令人困惑，我知道.C ++ 0x也会通过链接大大改变一切。）用作模板参数的任何东西都需要外部链接：

void f() {
  struct S {};
  vector<S> v;  // Not allowed as S has internal linkage.
}

请注意，C ++ 98在您引用的§14p4中有“可能”，但C ++ 03删除了“可能”，因为模板不能在给它们内部链接的上下文中声明：

void f() {
  // Not allowed:
  template<class T>
  struct S {};
}

Answer 2

模板不是实际代码，它们只是编译器的指南，用于在知道模板参数后如何生成代码。因此，在您尝试使用它们之前，它们实际上并不存在。您无法提供与不存在的内容的链接。

Answer 3

因为extern C禁用模板使用的名称修改

要查看模板是使用名称修改，编译和反编译实现的：

#include <cassert>

template <class C>
C f(C i) { return i; }

int main() {
    f<int>(1);
    f<double>(1.5);
}

有：

g++ -c -g -std=c++98 main.cpp
objdump -Sr main.o

输出包含：

int main() {
   0:   55                      push   %rbp
   1:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
   4:   48 83 ec 10             sub    $0x10,%rsp
    f<int>(1);
   8:   bf 01 00 00 00          mov    $0x1,%edi
   d:   e8 00 00 00 00          callq  12 <main+0x12>
            e: R_X86_64_PC32    _Z1fIiET_S0_-0x4
    f<double>(1.5);
  12:   48 b8 00 00 00 00 00    movabs $0x3ff8000000000000,%rax
  19:   00 f8 3f 
  1c:   48 89 45 f8             mov    %rax,-0x8(%rbp)
  20:   f2 0f 10 45 f8          movsd  -0x8(%rbp),%xmm0
  25:   e8 00 00 00 00          callq  2a <main+0x2a>
            26: R_X86_64_PC32   _Z1fIdET_S0_-0x4
}
  2a:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
  2f:   c9                      leaveq 
  30:   c3                      retq

请注意所有callq如何被称为奇怪的名字，如_Z1fIiET_S0_。

对于依赖于名称修改的其他特征也是如此，例如，函数重载。

我在What is the effect of extern "C" in C++?写了一个更详细的答案

Answer 4

因为模板函数名称需要用附加信息进行修饰，而extern "C"会关闭装饰。 extern "C"的目的是能够声明可以使用C链接调用的函数，这显然不会对模板函数起作用。

Answer 5

因为C中没有模板。