C og C++ kompatibilitet

Programmeringssprogene C og C++ er tæt beslægtede, men har betydelige forskelle. C++ blev skabt som en efterkommer af præ-standardiseret C, for det meste kompatibel med det på det tidspunkt på niveau med kildekode og link [1] [2] . Som følge heraf er udviklingsværktøjer til begge sprog (såsom udviklingsmiljøer og compilere ) ofte integreret i ét produkt, hvor programmøren vælger C eller C++ som kildesprog.

C er dog ikke en delmængde af C++ [3] , så ikke-trivielle C-programmer vil ikke kompilere til C++ uden ændringer. C++ introducerer også mange funktioner, der ikke er tilgængelige i C, og i praksis matcher næsten al kode skrevet i C++ ikke C-kode. Denne artikel fokuserer dog på de forskelle, der forårsager, at den tilsvarende C-kode staves forkert ..  dårligt udformet ) kode i C++ eller konform/velformet på begge sprog, men kan opføre sig forskelligt i C og C++ . 

Björn Stroustrup , skaberen af ​​C++, foreslog [4] at inkompatibiliteter mellem C og C++ skulle reduceres så meget som muligt for at sikre maksimal interoperabilitet mellem de to sprog. Andre hævder, at eftersom C og C++ er to forskellige sprog, er kompatibilitet mellem dem nyttig, men ikke afgørende; ifølge dem bør bestræbelser på at reducere uforeneligheder ikke hindre bestræbelserne på at forbedre hvert enkelt sprog individuelt. Atter andre hævder, at næsten alle syntaksfejl, der kan laves i C, er blevet omskrevet i C++ på en sådan måde, at der produceres kompilerbar, men ikke nødvendigvis korrekt, kode [5] . Den officielle begrundelse for 1999 C-standarden ( C99 ) "understøtter princippet om at bevare den største fælles delmængde" mellem C og C++, "samtidig med at forskellene mellem dem bevares og tillade dem at udvikle sig separat", hedder det også, at forfatterne var " glad for, at C++ er blevet et stort og ambitiøst sprog" [6] .

Nogle C99-innovationer understøttes ikke i den nuværende C++-standard eller er i konflikt med visse C++-funktioner, såsom arrays med variabel længde , indbyggede komplekse datatyper og typekvalifikationen restrict . På den anden side har C99 reduceret nogle andre inkompatibiliteter sammenlignet med C89 ved at inkludere C++-funktioner såsom enkeltlinjekommentarer //og erklæring/ kodeblanding [7] .

Konstruktioner tilladt i C, men ikke i C++

C++ håndhæver strengere indtastningsregler (ingen implicitte overtrædelser af det statiske typesystem [1] ) og initialiseringskrav (påtvinget kontrol på kompileringstidspunktet, at variabler i omfang ikke overtrædes initialisering, dvs. det er ikke muligt at vende tilbage til et sted før erklæring med eksplicit eller implicit initialisering, bortset fra blokke, hvor et ikke-kontrolflow ikke kom ind) [8] , og derfor er en eller anden gyldig C-kode ikke tilladt i C++. Begrundelsen for dette er angivet i bilag C.1 til ISO C++-standarden [9] .

• En almindelig forskel er, at C er mere løst skrevet omkring pointere. Især tillader C en pointer at blive tildelt til void*enhver pointertype uden en cast, mens C++ ikke gør det; dette formsprog forekommer ofte i C-kode, der bruger malloc[10] til hukommelsesallokering , eller når der sendes kontekstpointere til pthreads ( POSIX API) og andre rammer, der bruger . For eksempel er følgende gyldigt i C, men ikke i C++: void * ptr ; /* Implicit konvertering fra void* til int* */ int * i = ptr ;

  eller lignende:

  int * j = malloc ( 5 * størrelse af * j ); /* Implicit konvertering fra void* til int* */

  For at lave kodekompilering i både C og C++, skal du bruge en eksplicit cast som følger (med nogle forbehold for begge sprog [11] [12] ):

  void * ptr ; int * i = ( int * ) ptr ; int * j = ( int * ) malloc ( 5 * størrelse af * j );
• C++ har mere komplekse pointertildelingsregler, der tilføjer kvalifikationer, fordi C++ tillader casting int **til const int *const *, men ikke tillader usikker tildeling const int **, mens C heller ikke tillader (selvom compilere normalt kun udsender en advarsel).
• C++ modificerer nogle funktioner i C-standardbiblioteket ved at tilføje yderligere overbelastede funktioner med type qualifier const , såsom strchrretur char*til C, mens C++ fungerer, som om der var to overbelastede funktioner const char *strchr(const char *)og char *strchr(char *).
• C++ er også mere strenge omkring enum-konverteringer: heltal kan ikke implicit konverteres til enums som i C. Const-tællere har også enumaltid en type inti C, mens de i C++ er forskellige typer og kan have en størrelse, der er forskellig fra størrelse int.
• I C++ constskal en -variabel initialiseres; i C er dette valgfrit.
• C++-kompilere forbyder gotoeller switchkrydsinitialisering, som i følgende C99-kode: ugyldig fn ( ugyldig ) { goto flack ; int i = 1 ; flash : ; }
• På trods af at den er syntaktisk korrekt, fører funktionen longjmp()til udefineret adfærd i C++, hvis overspringede stakrammer indeholder objekter med ikke-trivielle destruktorer [13 ] .  C++-implementeringen kan vilkårligt definere adfærd, så destruktorer kaldes. Dette udelukker dog nogle use cases, der ellers ville være gyldige, såsom implementering af tråde eller coroutiner, der skifter mellem separate opkaldsstakke med - når man flytter fra den nederste opkaldsstak til toppen i det globale adresserum, vil destruktorer blive kaldt for hvert objekt i den nederste opkaldsstabel. I C eksisterer dette problem ikke.longjmp()longjmp()
• C tillader flere prædefinitioner af én global variabel i én oversættelsesenhed , hvilket ikke er tilladt i C++, da dette er en overtrædelse af One Definition Rule ( ODR ) . int N ; int N = 10 ;
• Det er lovligt i C at erklære en ny type med samme navn som struct, unioneller enum, men dette er ulovligt i C++, fordi typerne i C structskal angives, når der henvises til den type, hvorimod alle erklæringer af sådanne typer i C++ er unionimplicitte enumindeholder typedef . enum BOOL { FALSK , TRUE }; typedef int BOOL ;
• Funktionserklæringer uden prototyper (K&R-stil) er ulovlige i C++; de er stadig gyldige i C [14] , selvom de er blevet forældet siden C blev standardiseret første gang i 1990. Forældet er et  udtryk defineret i ISO C-standarden, hvilket betyder en sprogfunktion, der "kan blive fjernet i fremtidige versioner" af standarden. Ligeledes er implicitte funktionserklæringer (ved brug af funktioner, der ikke er blevet erklæret) ikke tilladt i C++ og har været ulovlige i C siden 1999.
• I C indebærer en funktionsprototype uden argumenter, såsom int foo();, at der ikke er givet nogen argumenter. Derfor er det lovligt at kalde en sådan funktion med et eller flere argumenter , som f.eks foo(42, "hello world"). I modsætning hertil betyder en funktionsprototype uden argumenter i C++, at funktionen ikke tager nogen argumenter, og at kalde en sådan funktion med argumenter er ulovligt. I C er den korrekte måde at erklære en funktion, der ikke tager nogen argumenter, at bruge 'void', som i int foo(void);, dette er også lovligt i C++. Tomme funktionsprototyper er forældet i C99 (som de er i C89) . 
• Både C og C++ kan definere indlejrede typer struct, men omfang fortolkes forskelligt: ​​i C++ er en indlejret type structkun defineret inden for omfanget/navnerummet for den ydre type struct, mens i C er en indre struktur også defineret uden for den ydre struktur.
• C giver dig mulighed for at erklære typer structog i funktionsprototyper, mens C++ ikke gør det union.enum

C99 og C11 tilføjede flere yderligere funktioner til C, som ikke var inkluderet i standard C++, såsom komplekse tal, arrays med variabel længde (bemærk, at komplekse tal og arrays med variabel længde er markeret som valgfri udvidelser i C11), fleksibelt array-element , restriktionsnøgleordet , matrixparameterkvalifikationer, sammensatte literaler  og udpegede initialiseringsprogrammer .

• Kompleks aritmetik ved hjælp af primitive datatyper float complexblev double complextilføjet til C99-standarden med et nøgleord _Complexog en makro complexfor nemheds skyld. I C++ kan aritmetik med komplekse tal udføres ved hjælp af den komplekse talklasse, men de to metoder er inkompatible på kodeniveau. (Standarder siden C++11 kræver dog binær kompatibilitet.) [15]
• Arrays af variabel længde. Denne funktion fører til et muligt opkald fra operatøren sizeofikke på kompileringstidspunktet [16] . void foo ( størrelse_t x , int a [ * ]); // VLA-erklæring ugyldig foo ( size_t x , int a [ x ]) { printf ( "%zu \n " , størrelse på a ); // Samme som sizeof(int*) char s [ x * 2 ]; printf ( "%zu \n " , størrelse på s ); // Vil udskrive x*2 }
• Det sidste element af en strukturtype i C99-standarden med mere end et element kan være et fleksibelt array-element , som har den syntaktiske form af en array af ubestemt længde. Dette tjener et lignende formål som arrays med variabel længde, men arrays med variabel længde kan ikke forekomme i typedefinitioner, og i modsætning til arrays med variabel længde har fleksible array-elementer ikke en bestemt størrelse. ISO C++ har ikke denne funktion. Eksempel: struktur X { int n , m ; char bytes []; }
• Typekvalifikationen restrict defineret i C99 var ikke inkluderet i C++03-standarden, men de fleste større compilere såsom GCC [17] , Microsoft Visual C++ og Intel C++ Compiler giver lignende funktionalitet som en udvidelse.
• Array-parameterkvalifikationer i funktioner understøttes i C, men ikke i C++. int foo ( int a [ const ]); // ligner int *const a int bar ( char s [ static 5 ]); // markerer, at s er mindst 5 tegn langt
• Funktionaliteten af ​​sammensatte literaler i C er generaliseret til både indbyggede og brugerdefinerede typer ved hjælp af listeinitialiseringssyntaksen i C++11, dog med nogle syntaktiske og semantiske forskelle. struktur Xa = ( struktur X ) { 4,6 } ; _ // Lignende i C++ ville være X{4, 6}. C-syntaksen, der bruges i C99, understøttes som en udvidelse i GCC- og Clang-kompilatorerne. foo ( & ( struktur X ){ 4 , 6 }); // Objektet er allokeret på stakken, og dets adresse kan videregives til funktionen. Ikke understøttet i C++. if ( memcmp ( d , ( int [])){ 8 , 6 , 7 , 5 , 3 , 0 , 9 }, n ) == 0 ) {} // Lignende i C++ ville være cifre = int []; if (memcmp(d, cifre{8, 6, 7, 5, 3, 0, 9}, n) == 0) {}
• Angivne initialiseringer til arrays er kun gyldige i C: char s [ 20 ] = { [ 0 ] = 'a' , [ 8 ] = 'g' }; // Gyldig i C, men ikke i C++
• Funktioner, der ikke returnerer en værdi, kan markeres med noreturn-attributten i C++, mens C bruger et andet nøgleord.

C++ tilføjer mange ekstra nøgleord for at understøtte de nye funktioner. Dette gør C-kode, der bruger disse nøgleord til identifikatorer, ulovlig i C++. For eksempel denne kode: