Mangling詳解

一、Mangling介紹

Mangling可以理解為C++編譯器為了解決函數名稱衝突而進行的一種命名方式。簡單地說就是在函數名前面加上一串字符，通過這種方式區分同名的函數，這個過程被稱為「名稱修飾」。

在編譯器中，函數名可以由三個部分組成：函數名、參數列表和返回值類型。因此，名稱修飾的方式也有所不同。對於函數名，編譯器常常會加上函數的返回值類型，形成如下形式：

int foo();
// 編譯器會將foo改成為：
int __Z3foov();

在這個例子中，名稱修飾的規則是先將函數名改成為_ _ Z + 函數名長度（十六進制）+ 函數名 + 函數參數類型。最終得到的函數名為_ _ Z3foov。”v”代表”void”，即表示該函數沒有入參。

二、Mangling過程

下面來介紹一下Mangling的過程。假設我們有一個函數：

bool isPrime(int num);

首先編譯器會將函數名改為_ _ Z + 函數名長度（十六進制）+ 函數名 + 函數參數類型，得到以下結果：

__Z7isPrimei

其中，「i」代表整型。接下來是參數類型的名稱修飾，一般採用以下方式：

• 對於基本類型，都有一個對應的名稱，例如：i表示整型，f表示單精度浮點型，d表示雙精度浮點型。
• 對於數組類型，是以A開始，然後是數組元素類型和數組長度，例如：[5]i表示有5個整型元素的數組。
• 對於指針類型，是以P開始，然後是指向類型的名稱，例如：Pi表示指向整型的指針。

有了這些規則，我們就可以進行參數類型的名稱修飾了。對於上面的示例代碼，參數類型只有一個整型，即i，因此Mangling後結果為__Z7isPrimei：

__Z7isPrimei

三、Mangling的作用

Mangling的主要作用就是消除C++程序中的函數名衝突，這是由於在C++中，函數的名稱可以相同，但是參數列表不能相同。在編譯過程中，編譯器將加入了名稱修飾後的函數名作為函數的唯一標識，避免了函數名衝突。

此外，Mangling還可以通過生成具有語義信息的名稱來提供重載函數的一致性。例如，不同的函數有着相同名稱但是參數不同。這些不同的函數可以在編譯器輸出的彙編代碼中得到區分，便於程序員調試代碼。

四、Mangling的使用

在實際應用中，我們可以使用g++命令行選項「-fno-mangle」關閉Mangling功能，即避免編譯器對函數名進行名稱修飾。此時，我們就可以使用「extern C」機制來調用非C++編寫的函數。例如：

// test.c
#include 
void hello() {
    printf("Hello from C!\n");
}

// main.cpp
#include 
extern "C" {
    void hello();
}
int main() {
    hello();
    return 0;
}

在上面的例子中，我們在main.cpp中使用extern “C”來聲明hello函數，這樣就可以成功調用test.c中的hello函數了。

五、Mangling的缺陷

儘管Mangling有着廣泛的應用，但它也有一些缺陷。其中最主要的問題是：不同編譯器生成的Mangling名稱可能不同。這意味着在鏈接不同編譯器的模塊時，可能會出現名稱不匹配的錯誤。

此外，Mangling名稱一般都是使用十六進制表示函數名長度的，這使得名稱長度繁長，難以讀懂，也不利於代碼可讀性的提高。

六、總結

本文詳細介紹了Mangling的概念、過程、作用和使用方法，同時也指出了Mangling的缺陷。在實際編程中，我們需要了解Mangling的規則，以正確地處理函數名衝突問題。