Для использования C++ в AVR Studio (Version 5.0.1163) необходимо использовать расширения файлов *.c, а в свойствах проекта Toolchain/AVR GNU C Compiler/Miscellaneous в поле "Other flags" добавить:

-x c++ -std=gnu++98

Строка -x c++ указывает компилятору, что, не смотря на расширения, необходимо компилировать код как С++.