리눅스에서 C++ 함수를 C언어세서 사용하기

목차

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개요

C++ 함수를 C언어에서 사용하는 방법은 크게 두 가지가 있다.

정적 라이브러리 (.a) 로 임포트하는 방법과 동적 라이브러리 (.so) 로 임포트하는 방법이다.

이 문서에서는 두 가지 방법을 간단히 알아본다.

방법

testfunc.cpp

예시를 들어보자. 이런 함수가 존재한다. 이 함수는 두 문자열을 합쳐서 반환하는 함수이다. 그러나 그 과정에서 C++에서만 사용할 수 있는 std::string 을 사용하고 있다. 이 함수를 C언어에서 사용하려면 어떻게 해야할까?

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstdlib>
#include <cstring>

char* str_plustest(char *str1, char *str2)
{
	std::string s1(str1);
	std::string s2(str2);
	std::string s3 = s1 + s2;

	size_t len = s3.length() + 1;
	char *result = (char *)malloc(s3.length() + 1);
	memset(result, 0, len);
	strcpy(result, s3.c_str());
	return result;
}

testfunc.h 헤더를 만들고 함수의 선언을 넣어준다.

#ifndef __TESTFUNC_H__
#define __TESTFUNC_H__


// C++ 함수를 C에서 사용하기 위해 extern "C" 필요
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

// 여기에 함수 선언을 넣어준다.

/**
 * @brief 두 문자열을 합쳐서 반환하는 함수
 * 반환하는 과정에서 malloc을 사용하므로 함수 호출 시 반환값에 대한 free가 필요하다.
 *
 * @return char* 합쳐진 문자열 (free 필요)
*/
char* str_plustest(char *str1, char *str2);


#ifdef __cplusplus
}
#endif


#endif /* __TESTFUNC_H__ *

그리고 testfunc.cpp 파일에 testfunc.h 헤더를 include 해준다.

#include "testfunc.h"

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstdlib>
#include <cstring>

char* str_plustest(char *str1, char *str2)
{
	std::string s1(str1);
	std::string s2(str2);
	std::string s3 = s1 + s2;

	size_t len = s3.length() + 1;
	char *result = (char *)malloc(s3.length() + 1);
	memset(result, 0, len);
	strcpy(result, s3.c_str());
	return result;
}

C언어 소스에서 str_plustest 함수를 사용하기 위해 다음과 같이 작성했다.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#include "testfunc.h"

#define free_safe(ptr) if((_p) != NULL) { free((_p)); (_p) = NULL; }

int main()
{
	const char *str1 = "Hello ";
	const char *str2 = "World!";

	char *result = str_plustest((char *)str1, (char *)str2);
	printf("CONSOLE | result : %s\n", result);
	free_safe(result);

	return 0;
}

그리고 testfunc.cpp 와 testfunc.h 파일은 cpp 디렉토리에 위치하도록 하였다.

이렇게 하면 소스는 준비가 끝난 것이다.

ls -al ./ 결과

• cpp/
  • testfunc.cpp
  • testfunc.h
• main.c

리눅스에서 C 관련 라이브러리를 사용하기 위해서는 라이브러리의 이름이 lib로 시작해야 한다.

1. 정적 라이브러리 (.a) 로 임포트

# cd cpp

LIBRARY_NAME="testfunc"
g++ -c testfunc.cpp -o testfunc.o
ar rcs "lib${LIBRARY_NAME}.a" testfunc.o

# 별다른 문제가 없다면 libtestfunc.a 파일이 생성된다.

그리고 main.c 파일을 빌드한다.

# -I : include 헤더를 참조할 디렉토리 경로 (testfunc.h를 cpp 디렉토리에 넣었으므로 추가.)
# -L : 라이브러리를 참조할 디렉토리 경로
# -l : 라이브러리 이름 (libtestfunc.a 파일을 참조한다.)
# libtestfunc.a 파일을 참조하고 싶다면, lib를 뺀 이름을 넣어야 한다.
# -lstdc++ : C++ 표준 라이브러리 링크
gcc main.c -I./cpp -L./cpp -ltestfunc -lstdc++ -o main

# 별다른 문제가 없다면 main 바이너리 파일이 생성된다.

생성된 ./main 파일을 실행하면 Hello World! 가 출력된다.

2. 동적 라이브러리 (.so) 로 임포트

명령어가 조금 다르다.

# cd cpp

LIBRARY_NAME="testfunc"
g++ -fPIC -c testfunc.cpp -o testfunc.o
g++ -shared -o "lib${LIBRARY_NAME}.so" testfunc.o

# 별다른 문제가 없다면 libtestfunc.so 파일이 생성된다.

main.c 파일을 빌드하는 과정은 똑같다.

# -I : include 헤더를 참조할 디렉토리 경로 (testfunc.h를 cpp 디렉토리에 넣었으므로 추가.)
# -L : 라이브러리를 참조할 디렉토리 경로
# -l : 라이브러리 이름 (libtestfunc.a 파일을 참조한다.)
# libtestfunc.a 파일을 참조하고 싶다면, lib를 뺀 이름을 넣어야 한다.
# -lstdc++ : C++ 표준 라이브러리 링크
gcc main.c -I./cpp -L./cpp -ltestfunc -lstdc++ -o main
# 별다른 문제가 없다면 main 바이너리 파일이 생성된다.

동적 라이브러리이기 때문에 동적 라이브러리 실행에 대한 환경변수를 설정해 줘야 한다.

다음과 같이 실행한다.

# LD_LIBRARY_PATH : 동적 라이브러리를 참조할 디렉토리 경로
LD_LIBRARY_PATH=./cpp ./main

참고

정적 라이브러리와 동적 라이브러리의 차이

• 정적 라이브러리는 컴파일 시점에 라이브러리를 링크한다. 실행 파일에 내용이 모두 들어가기 때문에 실행 파일이 커진다.
  • 대신 프로그램 안에 모든 내용이 들어가기 때문에 실행 파일만 있으면 실행이 가능하다.
  • 프로그램이 로드되는 시점에는 정적 라이브러리의 내용을 메모리에 로드해야 하기에 시간이 느리지만, 수행 시간은 동적 라이브러리에 비해 빠르다.
• 동적 라이브러리는 실행 시점에 라이브러리를 링크한다. 실행 파일이 작아진다.
  • 런타임 시점에서 라이브러리를 로드하기 때문에 실행 파일만 있으면 실행이 불가능하다.
  • 동적 라이브러리에 대한 의존성이 있고, 어떤 동적 라이브러리 모듈을 참조할지 알아야 하기에 추가적인 환경변수 지정 등이 필요하다.
    • ex ) /etc/ld.so.conf.d 수정 이후 ldconfig 적용 또는 LD_LIBRARY_PATH 환경변수 설정 등..
  • 프로그램이 로드되는 시점에는 동적 라이브러리의 내용을 메모리에 로드해야 하기에 시간이 빠르지만, 함수 호출 마다 라이브러리의 주소에 접근해야 하기에 수행 시간이 느리다.

라이브러리마다 각각의 장단점이 있으므로 상황에 맞게 사용하면 된다.