{{Vorlage:Sprache
|Name = C++
|Inlineassembler = Ja
|Compiler = [[GNU Compiler Collection | g++]], icc
|Plattformen = Alle
|Kernel = [[C++-Kernel mit GRUB]]
|Homepage = [http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/ The C++ Standards Committee]
}} 
'''C++''' wurde 1983 von Bjarne Stroustoup veröffentlicht, um C mit Sprachmitteln der objektorientierten Programmierung zu erweitern. Da C++ somit eine Weiterentwicklung von [[C]] ist, sollte man sich auch den Wikiartikel über [[C]] zu Gemüte führen.

== Überblick ==
Die meisten C++ Features sind ohne zusätzlichen Aufwand sofort verfügbar. Nur für die folgenden Features werden Hilfsfunktionen benötigt, welche der C++ Compiler von Haus aus nicht zur Verfügung stellt:
* [[C++#Startup-Code | Startup-Code]]
* [[C++#rein virtuelle Funktionen | Rein virtuelle Funktionen]]
* [[C++#globale/statische Objekte | globale/statische Objekte]]
* [[C++#new/delete | new/delete]]
* [[C++#RTTI | RTTI (= Runtime type information)]]
* [[C++#Exceptions | Exceptions]]
Da jeder Compilerhersteller eine eigene ABI (= Application Binary Interface) zur Verfügung stellt, sind auch die Funktionsnamen sowie auch der Funktionsumfang, von Compiler zu Compiler verschieden.

== Startup-Code ==
Dieser Code wird ausgeführt, bevor die main-Funktion des Programmes/Kernels aufgerufen wird und muss zumindest die Kommandozeilenargumente, mit denen das Programm aufgerufen wurde, an die main-Funktion weiterreichen.

== rein virtuelle Funktionen ==
Wenn eine Klasse eine rein virtuelle Funktion nicht implementiert hat und diese Funktion aufgerufen wird, wird zur Fehlerbehandlung eine Hilfsfunktion aufgerufen, welche im Normalfall das Programm beendet.

=== g++ ===
<cpp>
// Lizenz: public domain

extern "C" void __cxa_pure_virtual()
{
  // Fehlermeldung anzeigen
  // Programm/Kernel beenden
}
</cpp>

== globale/statische Objekte ==
Da diese vor dem Eintritt in die main-Funktion initialisiert sein sollen, müssen auch Konstruktoren und Destruktoren aufgerufen werden.

=== g++ ===
Die Konstruktion der globalen/statischen Objekte ist unter g++ immer gleich. Nur die Destruktion der Selben hängt von der Verwendung des configure-flags --enable-__cxa_atexit und vom Kommandozeilenparameter -fuse-cxa-atexit / -fno-use-cxa-atexit ab.

==== Konstruktoren ====
G++ erstellt eine "ctors*" Sektion, welche ein Array aus Funktionszeigern ist. Diese Funktionszeiger zeigen jeweils auf einen Konstruktor. Man muss nun nur dieses Array durchgehen und alle Funktionen aufrufen und schon hat man alle globalen/statischen Objekte initialisiert.

<cpp>
// Lizenz: public domain

typedef void (*constructor)();

// Im Linkerskript definiert
extern "C" constructor start_ctors;
extern "C" constructor end_ctors;

extern "C" void initialiseConstructors();

// Ruft die Konstruktoren für globale/statische Objekte auf
void initialiseConstructors()
{
  for (constructor* i = &start_ctors;i != &end_ctors;++i)
    (*i)();
}
</cpp>

Diese Funktion muss explizit aufgerufen werden bevor globale/statische Objekte verwendet werden. Dies kann beispielsweise im [[C++#Startup-Code | Startup-Code]] geschehen.

==== Destruktoren (ohne --enable-__cxa_atexit und ohne -fuse-cxa-atexit) ====
G++ erstellt eine "dtors*" Sektion, analog zur "ctors*" Sektion und speicher dort wiederum ein Array aus Funktionszeigern. Diesmal zeigen diese Funktionszeiger aber auf Destruktoren.

==== Destruktoren (mit --enable-__cxa_atexit oder mit -fuse-cxa-atexit) ====
Im Konstruktor eines globalen/statischen Objekts wird die folgende Funktion aufgerufen:

<cpp>
 int __cxa_atexit(void (* f)(void *), void *p, void *d);
</cpp>

f ist ein Funktionszeiger zu einem Destruktor, p der Parameter, der dem Destruktor übergeben werden soll und d ist das sog. "home DSO" (DSO = dynamic shared object).  Diese Funktion sollte alle drei Parameter speichern und bei Erfolg 0, andernfalls nicht 0 zurückgeben. Wenn der Kernel/das Programm dann beendet wird, sollte man die Funktion

<cpp>
 void __cxa_finalize(void *d);
</cpp>

mit d = 0 aufrufen, um alle mit __cxa_atexit registrierten Funktionen mit passenden Paramtern aufzurufen. Die registrierten Funktionen müssen in umgekehrter Reihenfolge aufgerugen werden.
Außerdem muss man ein Symbol namens __dso_handle bereitstellen. Es wird allerdings nur die Adresse des Symbols verwendet um ein DSO zu identifizieren und um __cxa_atexit aufzurufen.

<cpp>
// Lizenz: public domain

extern "C"
{
  int __cxa_atexit(void (*f)(void *), void *p, void *d);
  void __cxa_finalize(void *d);
};

void *__dso_handle;

struct object
{
  void (*f)(void*);
  void *p;
  void *d;
} object[32] = {0};
unsigned int iObject = 0;

int __cxa_atexit(void (*f)(void *), void *p, void *d)
{
  if (iObject >= 32) return -1;
  object[iObject].f = f;
  object[iObject].p = p;
  object[iObject].d = d;
  ++iObject;
  return 0;
}

/* NOTE: Zerstört momentan unabhängig von d alle Objekte */
void __cxa_finalize(void *d)
{
  unsigned int i = iObject;
  for (; i > 0; --i)
  {
    --iObject;
    object[iObject].f(object[iObject].p);
  }
}
</cpp>

== new/delete ==
Um dynamisch Objekte mit new erstellen bzw. mit delete zerstören zu können muss man die vier Operatoren 
*new
*new[]
*delete
*delete[] 
implementieren.

Eine einfache Implementation ist z.B.:
<cpp>
void *operator new( size_t size )
{
  return kcalloc( size );
}

void *operator new[]( size_t  size )
{
  return kcalloc( size );
}

void operator delete( void *ojb )
{
  kfree( obj );
}

void operator delete[]( void *obj )
{
  kfree( obj );
}
</cpp>

== RTTI ==
RTTI (Runtime Type Information) wird am besten innerhalb des Kernels komplett deaktiviert. Mit g++ geschieht dies mittels des Kommandozeilenparameter ''-fno-rtti''. Ohne RTTI muss man aber auch auf ''dynamic_cast'' und ''typeid'' verzichten.

== Exceptions ==
Exceptions sollten auch am besten innerhalb des Kernels deaktiviert werden. Mit g++ können Exceptions über den Kommandozeilenparameter ''-fno-exceptions'' deaktiviert werden.

== sonstige Probleme ==
=== C++ Funktionen aus C/Assembler nutzen ===
Um C++ Funktionen von Sourcecode, der in C oder Assembler geschrieben ist, aufrufen zu können, muss das ''name mangling'' - dabei werden die Funktionsnamen nicht direkt als Symbolnamen genommen, sondern Parameter- und Rückgabetypen und Informationen zum Namespace mit in den Symbolnamen eingebaut - deaktivieren für diese Funktion. Dies geschieht dadurch, dass die betreffende Funktion innerhalb des C++-Sourcecodes ''extern "C"'' deklariert wird, wie in folgendem Beispiel:
<cpp>
extern "C" void foobar(int i, char* s);
</cpp>
Anschließend kann die Funktion in C++ ganz normal definiert werden und schließlich aus dem C/Assembler-Sourcecode heraus wie sonst üblich aufgerufen werden.

=== TODO ===
Das Problem hier ist, dass C++ im Gegensatz zu C keine TODO unterstützt, beispielsweise wird der Code
<cpp>
struct
{
  uint16_t limit;
  void* pointer;
} __attribute__((packed)) gdtp =
{
  .limit = GDT_ENTRIES * 8 - 1,
  .pointer = gdt,
};
</cpp>
beim Kompilieren eine Fehlermeldung namens ''expected primary-expression before ‘.’ token'' ausgeben.

Man kann allerdings den gleichen Effekt entweder durch Weglassen des Feldnamens erreichen (dann muss die Initialisierung in der Reihenfolge wie die Definition des Strukturtyps sein):
<cpp>
struct
{
  uint16_t limit;
  void* pointer;
} __attribute__((packed)) gdtp =
{
  GDT_ENTRIES * 8 - 1,
  gdt,
};
</cpp>
Die andere Möglichkeit ist einen Konstruktor für die Struktur zu definieren - dafür muss aber die Struktur benannt werden:
<cpp>
struct gdt_register
{
  uint16_t limit;
  void* pointer;

  gdt_register(uint16_t _limit,
               void*    _pointer)
    : limit(_limit), pointer(_pointer){}
} __attribute__((packed));

gdt_register gdtp(GDT_ENTRIES * 8 - 1, gdt);
</cpp>

== Siehe auch ==
[[C++-Kernel mit GRUB]]

== Links ==
* [http://www.open-std.org/JTC1/SC22/WG21/docs/papers/2006/n2135.pdf Draft des C++ Standards]
* [http://www.open-std.org/JTC1/SC22/WG21/docs/papers/2005/n1836.pdf Draft des TR1 (=Technical Report 1)]
* [http://www.codesourcery.com/cxx-abi/abi.html g++ ABI] (Nicht nur die ABI für Itanium, sondern auch für x86 und x86-64)
* [http://www.codesourcery.com/cxx-abi/abi-eh.html g++ ABI: Exception Handling] (Nicht nur die ABI für Itanium, sondern auch für x86 und x86-64)
* [http://www.osdev.org/wiki/C_PlusPlus OSDev.org wiki]

[[Kategorie:Programmiersprache]]