CからC++の関数を呼ぶ方法を教えて下さい

Question

CからC++の関数を実行しようとしたところ、うまくコンパイルできませんでした。
どうすればよいでしょうか。

src/hello_cpp.h

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

void hello_cpp(void);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

src/hello_cpp.cpp

#include <iostream>
#include "hello_cpp.h"

void hello_cpp() {
  std::cout << "Hello C++" << std::endl;
}

src/main.c

#include "hello_cpp.h"

int main(int argc, char** argv) {
  hello_cpp();
}

コンパイルコマンド

g++ -c src/hello_cpp.cpp -o tmp/hello_cpp.o
gcc tmp/hello_cpp.o src/main.c -o tmp/hello

発生したエラー

Undefined symbols for architecture x86_64:
  "std::__1::locale::use_facet(std::__1::locale::id&) const", referenced from:
      std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >& std::__1::endl<char, std::__1::char_traits<char> >(std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >&) in hello_cpp.o
      std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >& std::__1::__put_character_sequence<char, std::__1::char_traits<char> >(std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >&, char const*, unsigned long) in hello_cpp.o
  "std::__1::ios_base::getloc() const", referenced from:
      std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >& std::__1::endl<char, std::__1::char_traits<char> >(std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >&) in hello_cpp.o
      std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >& std::__1::__put_character_sequence<char, std::__1::char_traits<char> >(std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >&, char const*, unsigned long) in hello_cpp.o
  "std::__1::basic_string<char, std::__1::char_traits<char>, std::__1::allocator<char> >::__init(unsigned long, char)", referenced from:
      std::__1::ostreambuf_iterator<char, std::__1::char_traits<char> > std::__1::__pad_and_output<char, std::__1::char_traits<char> >(std::__1::ostreambuf_iterator<char, std::__1::char_traits<char> >, char const*, char const*, char const*, std::__1::ios_base&, char) in hello_cpp.o
  "std::__1::basic_string<char, std::__1::char_traits<char>, std::__1::allocator<char> >::~basic_string()", referenced from:
      std::__1::ostreambuf_iterator<char, std::__1::char_traits<char> > std::__1::__pad_and_output<char, std::__1::char_traits<char> >(std::__1::ostreambuf_iterator<char, std::__1::char_traits<char> >, char const*, char const*, char const*, std::__1::ios_base&, char) in hello_cpp.o
  "std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >::put(char)", referenced from:
      std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >& std::__1::endl<char, std::__1::char_traits<char> >(std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >&) in hello_cpp.o
  "std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >::flush()", referenced from:
      std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >& std::__1::endl<char, std::__1::char_traits<char> >(std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >&) in hello_cpp.o
  "std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >::sentry::sentry(std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >&)", referenced from:
      std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >& std::__1::__put_character_sequence<char, std::__1::char_traits<char> >(std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >&, char const*, unsigned long) in hello_cpp.o
  "std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >::sentry::~sentry()", referenced from:
      std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >& std::__1::__put_character_sequence<char, std::__1::char_traits<char> >(std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >&, char const*, unsigned long) in hello_cpp.o
  "std::__1::cout", referenced from:
      _hello_cpp in hello_cpp.o
  "std::__1::ctype<char>::id", referenced from:
      std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >& std::__1::endl<char, std::__1::char_traits<char> >(std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >&) in hello_cpp.o
      std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >& std::__1::__put_character_sequence<char, std::__1::char_traits<char> >(std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >&, char const*, unsigned long) in hello_cpp.o
  "std::__1::locale::~locale()", referenced from:
      std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >& std::__1::endl<char, std::__1::char_traits<char> >(std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >&) in hello_cpp.o
      std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >& std::__1::__put_character_sequence<char, std::__1::char_traits<char> >(std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >&, char const*, unsigned long) in hello_cpp.o
  "std::__1::ios_base::__set_badbit_and_consider_rethrow()", referenced from:
      std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >& std::__1::__put_character_sequence<char, std::__1::char_traits<char> >(std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >&, char const*, unsigned long) in hello_cpp.o
  "std::__1::ios_base::clear(unsigned int)", referenced from:
      std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >& std::__1::__put_character_sequence<char, std::__1::char_traits<char> >(std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >&, char const*, unsigned long) in hello_cpp.o
  "std::terminate()", referenced from:
      ___clang_call_terminate in hello_cpp.o
  "___cxa_begin_catch", referenced from:
      std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >& std::__1::__put_character_sequence<char, std::__1::char_traits<char> >(std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >&, char const*, unsigned long) in hello_cpp.o
      ___clang_call_terminate in hello_cpp.o
  "___cxa_end_catch", referenced from:
      std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >& std::__1::__put_character_sequence<char, std::__1::char_traits<char> >(std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >&, char const*, unsigned long) in hello_cpp.o
  "___gxx_personality_v0", referenced from:
      std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >& std::__1::endl<char, std::__1::char_traits<char> >(std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >&) in hello_cpp.o
      std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >& std::__1::__put_character_sequence<char, std::__1::char_traits<char> >(std::__1::basic_ostream<char, std::__1::char_traits<char> >&, char const*, unsigned long) in hello_cpp.o
      std::__1::ostreambuf_iterator<char, std::__1::char_traits<char> > std::__1::__pad_and_output<char, std::__1::char_traits<char> >(std::__1::ostreambuf_iterator<char, std::__1::char_traits<char> >, char const*, char const*, char const*, std::__1::ios_base&, char) in hello_cpp.o
      Dwarf Exception Unwind Info (__eh_frame) in hello_cpp.o
ld: symbol(s) not found for architecture x86_64
clang: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)

Answer 1

GCC版gccであれば"-lstdc++"、LLVM版gccであれば"-lc++"をつけてみてください。

gcc tmp/hello_cpp.o src/main.c -lstdc++ -o tmp/hello
または
gcc tmp/hello_cpp.o src/main.c -lc++ -o tmp/hello

または、main.cもmain.oにしてから、g++で"hello"を作成してみてください。

g++ -c src/hello_cpp.cpp -o tmp/hello_cpp.o
gcc -c src/main.c -o tmp/main.o
g++ tmp/hello_cpp.o tmp/main.o -o tmp/hello

解説

C++の標準関数は"libstdc++.so"(Mac等のLLVM版の場合は"libc++.so")で実装されています。g++でオブジェクトのリンクまで行う場合は、リンカ(ld)を呼び出す時のオプションにこれらのライブラリが含まれます。しかし、Cでは不要であることから、gccの場合は含まれません。そのため、gccでリンクを行う時、指定したオブジェクトにC++の標準関数が含まれているとリンクエラーが発生します。

回避方法としては、g++を用いるか、リンカオプションをつけるかになるため、上記の方法となります。

Comments

[hello-world]

無事コンパイルすることができました。またコンパイルできない原因を知ることができました。
ありがとうございます。

しかし、作りたかったものは「Cからは普通のライブラリに見えるバイナリ」なのですが、`hello_cpp.o`の中に`libstdc++.so`を埋め込んでおくようなことは可能なのでしょうか。

[raccy]

ソースコードをひっぱってくれば"*.o"にC++標準関数の実装を取り入れることはできないことはありませんが、お勧めしません。

通常、他のプログラムから見えるライブラリにする場合はシェアドオブジェクト"*.so"を作成します。シェアドオブジェクト"*.so"には他にどのライブラリが必要かが記録されていますので、利用するときに`libstdc++.so`をあらためて指定する必要はありません。ライブラリの作成方法等で調べてみてください。