C++ ABI 호환성 — Itanium ABI·name mangling·vtable 레이아웃

1
// C: 두 함수 이름 같으면 컴파일 에러
2
int add(int, int);
3
int add(double, double);   // 에러: 재정의

1
// C++: 오버로드 가능
2
int add(int, int);
3
double add(double, double);
4
template<typename T> T add(T, T);

1
# 원래 이름                         # mangled
2
int add(int, int)                    _Z3addii
3
double add(double, double)           _Z3adddd
4
namespace foo { int bar(int); }      _ZN3foo3barEi
5
class C { void m(int); }             _ZN1C1mEi

1
// 한 함수
2
extern "C" int add(int, int);
3

4
// 여러 함수 — 블록
5
extern "C" {
6
    int add(int, int);
7
    int sub(int, int);
8
    void* alloc(size_t);
9
}

1
// driver.h — C와 C++ 양쪽 사용
2

3
#ifndef DRIVER_H
4
#define DRIVER_H
5

6
#ifdef __cplusplus
7
extern "C" {
8
#endif
9

10
typedef struct {
11
    int fd;
12
    int flags;
13
} Driver;
14

15
void driver_init(Driver* d);
16
int  driver_read(Driver* d, void* buf, size_t n);
17
void driver_close(Driver* d);
18

19
#ifdef __cplusplus
20
}
21
#endif
22

23
#endif // DRIVER_H

1
// logger.h — C/C++ 양쪽
2
#ifdef __cplusplus
3
extern "C" {
4
#endif
5

6
typedef struct Logger Logger;   // forward declaration, 내용은 모름
7

8
Logger* logger_create(int level);
9
void    logger_destroy(Logger* l);
10
void    logger_log(Logger* l, const char* msg);
11

12
#ifdef __cplusplus
13
}
14
#endif

1
// logger.cpp — C++ 구현
2
class LoggerImpl {
3
public:
4
    LoggerImpl(int level) : level_(level) {}
5
    void log(const char* msg) { /* */ }
6
private:
7
    int level_;
8
};
9

10
extern "C" {
11

12
Logger* logger_create(int level) {
13
    return reinterpret_cast<Logger*>(new LoggerImpl(level));
14
}
15

16
void logger_destroy(Logger* l) {
17
    delete reinterpret_cast<LoggerImpl*>(l);
18
}
19

20
void logger_log(Logger* l, const char* msg) {
21
    reinterpret_cast<LoggerImpl*>(l)->log(msg);
22
}
23

24
}   // extern "C"

1
// C 라이브러리
2
typedef void (*callback_t)(int event);
3
void register_callback(callback_t cb);

1
// 해결 1: free function + 글로벌 객체
2
EventHandler* g_handler = nullptr;
3

4
extern "C" void on_event(int event) {
5
    if (g_handler) g_handler->handle(event);
6
}
7

8
void setup() {
9
    static EventHandler handler;
10
    g_handler = &handler;
11
    register_callback(&on_event);
12
}

1
// 해결 2: static 멤버 + this 캐시
2
class EventHandler {
3
public:
4
    static EventHandler* instance;
5

6
    void handle(int event) { /* */ }
7

8
    static void trampoline(int event) {
9
        instance->handle(event);
10
    }
11
};
12

13
EventHandler* EventHandler::instance = nullptr;
14

15
void setup() {
16
    static EventHandler h;
17
    EventHandler::instance = &h;
18
    register_callback(&EventHandler::trampoline);
19
}

1
// 해결 3: lambda (capture 없는 lambda만)
2
register_callback([](int event) {
3
    // capture 없는 lambda는 함수 포인터로 변환 가능합니다
4
});

1
// C 함수
2
int add(int a, int b);
3

4
// ARM Thumb 어셈블리
5
add:
6
    adds    r0, r0, r1   // r0(a) += r1(b), 결과 r0
7
    bx      lr           // return

1
class Counter {
2
public:
3
    int add(int x) { return value + x; }
4
private:
5
    int value;
6
};
7

8
// 어셈블리 (ABI상)
9
Counter::add(int):
10
    ldr     r2, [r0]      // r0 = this, r2 = this->value
11
    add     r0, r2, r1    // r0 = value + x
12
    bx      lr

1
// POD — C와 동일
2
struct Point {
3
    int x, y;
4
};
5
// size = 8, layout: [x: 4][y: 4]

1
// vtable 있으면 다름
2
struct Drawable {
3
    int x, y;
4
    virtual void draw() = 0;
5
};
6
// size = 12 또는 16 (alignment에 따라)
7
// layout: [vptr: 4][x: 4][y: 4]

1
struct Packet {
2
    uint32_t id;
3
    uint16_t length;
4
    uint8_t  type;
5
    uint8_t  reserved;
6
    char     data[256];
7
};
8

9
static_assert(std::is_standard_layout_v<Packet>);
10
static_assert(std::is_trivially_copyable_v<Packet>);
11
static_assert(sizeof(Packet) == 264);

1
struct Bad {
2
    char  a;     // offset 0
3
    int   b;     // offset 4 (3 bytes padding)
4
    char  c;     // offset 8
5
    int   d;     // offset 12 (3 bytes padding)
6
};
7
// total: 16 bytes (4 wasted on padding)
8

9
struct Good {
10
    int   b;     // offset 0
11
    int   d;     // offset 4
12
    char  a;     // offset 8
13
    char  c;     // offset 9
14
    // 2 bytes tail padding
15
};
16
// total: 12 bytes

1
struct __attribute__((packed)) NetworkHeader {
2
    uint8_t  version;
3
    uint16_t length;
4
    uint32_t checksum;
5
};
6
// total: 7 bytes (no padding)

1
uint8_t buffer[7];
2
uint16_t length;
3
std::memcpy(&length, buffer + 1, sizeof(length));   // safe

1
project(firmware CXX C ASM)
2

3
# C 소스
4
add_library(hal STATIC
5
    hal/gpio.c
6
    hal/uart.c
7
)
8
target_compile_options(hal PRIVATE
9
    -std=c11
10
)
11

12
# C++ 소스
13
add_library(app STATIC
14
    app/logger.cpp
15
    app/state_machine.cpp
16
)
17
target_compile_options(app PRIVATE
18
    -std=c++17
19
    -fno-exceptions
20
    -fno-rtti
21
)
22

23
# 링크
24
add_executable(firmware main.cpp startup.s)
25
target_link_libraries(firmware PRIVATE app hal)

1
// driver.h — wrong
2
void init(void);   // C++에서 include하면 _Z4initv 기대

1
register_callback(&MyClass::method);   // 컴파일 에러

1
namespace foo {
2
    extern "C" void bar();   // ← 의도 모호
3
}