extern和頭文件

所以，想從這個(gè)問(wèn)題入手，好好研究一下關(guān)鍵字“extern”和頭文件。

查了一些資料和一些書(shū)。

extern可以置于變量或者函數(shù)前，以表示變量或者函數(shù)的定義在別的文件中，提示編譯器遇到此變量和函數(shù)時(shí)在其他模塊中尋找其定義。另外，extern也可用來(lái)進(jìn)行鏈接指定。

extern變量

在一個(gè)源文件里定義了一個(gè)數(shù)組：char a[6];

　　在另外一個(gè)文件里用下列語(yǔ)句進(jìn)行了聲明：extern char *a；

　　請(qǐng)問(wèn)，這樣可以嗎？

　　答案與分析：

　　1)、不可以，程序運(yùn)行時(shí)會(huì)告訴你非法訪問(wèn)。原因在于，指向類(lèi)型T的指針并不等價(jià)于類(lèi)型T的數(shù)組。extern char *a聲明的是一個(gè)指針變量而不是字符數(shù)組，因此與實(shí)際的定義不同，從而造成運(yùn)行時(shí)非法訪問(wèn)。應(yīng)該將聲明改為extern char a[ ]。

　　2)、例子分析如下，如果a[] = "abcd",則外部變量a=0x12345678 (數(shù)組的起始地址)，而*a是重新定義了一個(gè)指針變量a的地址可能是0x87654321,直接使用*a是錯(cuò)誤的.

3)、這提示我們，在使用extern時(shí)候要嚴(yán)格對(duì)應(yīng)聲明時(shí)的格式，在實(shí)際編程中，這樣的錯(cuò)誤屢見(jiàn)不鮮。

4)、extern用在變量聲明中常常有這樣一個(gè)作用，你在*.c文件中聲明了一個(gè)全局的變量，這個(gè)全局的變量如果要被引用，就放在*.h中并用extern來(lái)聲明。

編譯、鏈接

1、 聲明外部變量

現(xiàn)代編譯器一般采用按文件編譯的方式，因此在編譯時(shí)，各個(gè)文件中定義的全局變量是互相透明的，也就是說(shuō)，在編譯時(shí)，全局變量的可見(jiàn)域限制在文件內(nèi)部。下面舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。創(chuàng)建一個(gè)工程，里面含有A.cpp和B.cpp兩個(gè)簡(jiǎn)單的C++源文件：

　　//A.cpp

　　int i;

　　void main()

　　{

　　}

　　//B.cpp

　　int i;

　　這兩個(gè)文件極為簡(jiǎn)單，在A.cpp中我們定義了一個(gè)全局變量i，在B中我們也定義了一個(gè)全局變量i。

　　我們對(duì)A和B分別編譯，都可以正常通過(guò)編譯，但是進(jìn)行鏈接的時(shí)候，卻出現(xiàn)了錯(cuò)誤，錯(cuò)誤提示如下：

　　Linking...

　　B.obj : error LNK2005: "int i" (?i@@3HA) already defined in A.obj

　　Debug/A.exe : fatal error LNK1169: one or more multiply defined symbols found

　　Error executing link.exe.

　　A.exe - 2 error(s), 0 warning(s)

　　這就是說(shuō)，在編譯階段，各個(gè)文件中定義的全局變量相互是透明的，編譯A時(shí)覺(jué)察不到B中也定義了i，同樣，編譯B時(shí)覺(jué)察不到A中也定義了i。

　　但是到了鏈接階段，要將各個(gè)文件的內(nèi)容“合為一體”，因此，如果某些文件中定義的全局變量名相同的話，在這個(gè)時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，也就是上面提示的重復(fù)定義的錯(cuò)誤。

　　因此，各個(gè)文件中定義的全局變量名不可相同。

　　在鏈接階段，各個(gè)文件的內(nèi)容（實(shí)際是編譯產(chǎn)生的obj文件）是被合并到一起的，因而，定義于某文件內(nèi)的全局變量，在鏈接完成后，它的可見(jiàn)范圍被擴(kuò)大到了整個(gè)程序。

　　這樣一來(lái)，按道理說(shuō)，一個(gè)文件中定義的全局變量，可以在整個(gè)程序的任何地方被使用，舉例說(shuō)，如果A文件中定義了某全局變量，那么B文件中應(yīng)可以使用該變量。修改我們的程序，加以驗(yàn)證：

　　//A.cpp

　　void main()

　　{

　　i = 100; //試圖使用B中定義的全局變量

　　}

　　//B.cpp

　　int i;

　　編譯結(jié)果如下：

　　Compiling...

　　A.cpp

　　C:Documents and Settingswangjian桌面 ry externA.cpp(5) : error C2065: i : undeclared identifier

　　Error executing cl.exe.

　　A.obj - 1 error(s), 0 warning(s)

　　編譯錯(cuò)誤。

　　其實(shí)出現(xiàn)這個(gè)錯(cuò)誤是意料之中的，因?yàn)椋何募卸x的全局變量的可見(jiàn)性擴(kuò)展到整個(gè)程序是在鏈接完成之后，而在編譯階段，他們的可見(jiàn)性仍局限于各自的文件。

　　編譯器的目光不夠長(zhǎng)遠(yuǎn)，編譯器沒(méi)有能夠意識(shí)到，某個(gè)變量符號(hào)雖然不是本文件定義的，但是它可能是在其它的文件中定義的。

　　雖然編譯器不夠遠(yuǎn)見(jiàn)，但是我們可以給它提示，幫助它來(lái)解決上面出現(xiàn)的問(wèn)題。這就是extern的作用了。

　　extern的原理很簡(jiǎn)單，就是告訴編譯器：“你現(xiàn)在編譯的文件中，有一個(gè)標(biāo)識(shí)符雖然沒(méi)有在本文件中定義，但是它是在別的文件中定義的全局變量，你要放行！”

　　我們?yōu)樯厦娴腻e(cuò)誤程序加上extern關(guān)鍵字：

　　//A.cpp

　　extern int i;

　　void main()

　　{

　　i = 100; //試圖使用B中定義的全局變量

　　}

　　//B.cpp

　　int i;

順利通過(guò)編譯，鏈接。

結(jié)論1、各個(gè)文件中定義的全局變量不可以同名，編譯的時(shí)候不會(huì)有問(wèn)題，連接的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。所以在編程規(guī)范中，如果是定義全局變量，最好加上文件限制區(qū)域。

結(jié)論2、引用一個(gè)外部的全局變量的時(shí)候不可以賦初值。

結(jié)論3、申明一個(gè)外部函數(shù)的時(shí)候，不需要加extern來(lái)修飾也是可以的。經(jīng)過(guò)實(shí)際例子檢驗(yàn)通過(guò)，還在不同的編譯環(huán)境下調(diào)試過(guò)。

舉個(gè)例子a.c文件中有5個(gè)函數(shù)，每一個(gè)前面定義的函數(shù)都引用了后面定義的函數(shù)，因此，我們定義了一個(gè)a.h文件，存放所有a.c文件中的函數(shù)申明，編譯運(yùn)行絕對(duì)沒(méi)有問(wèn)題。那么運(yùn)行的思路是這樣的。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)函數(shù)調(diào)用后面的函數(shù)的時(shí)候，因?yàn)閍.h文件中已經(jīng)申明了函數(shù)，所以可以執(zhí)行下去，那么相對(duì)于a.h文件來(lái)說(shuō)，他怎么找到a.c文件中的函數(shù)定義呢？此時(shí)在a.h文件中的函數(shù)申明可沒(méi)有使用extern來(lái)修飾。反過(guò)來(lái)，如果是b.c文件引用了a.h來(lái)調(diào)用a.c的函數(shù)。所以，當(dāng)b.c文件要使用a.c中的函數(shù)時(shí)，只需要申明函數(shù)原型，而不需要加extern來(lái)修飾。亦可。

函數(shù)

結(jié)論4、在不同的文件中，不可以申明同名的函數(shù)。C語(yǔ)言不支持重載。

extern函數(shù)1

　　常見(jiàn)extern放在函數(shù)的前面成為函數(shù)聲明的一部分，那么，C語(yǔ)言的關(guān)鍵字extern在函數(shù)的聲明中起什么作用？

　　答案與分析：

　　如果函數(shù)的聲明中帶有關(guān)鍵字extern，僅僅是暗示這個(gè)函數(shù)可能在別的源文件里定義，沒(méi)有其它作用。即下述兩個(gè)函數(shù)聲明沒(méi)有明顯的區(qū)別：

　　extern int f(); 和int f();

　　當(dāng)然，這樣的用處還是有的，就是在程序中取代include “*.h”來(lái)聲明函數(shù)，在一些復(fù)雜的項(xiàng)目中，我比較習(xí)慣在所有的函數(shù)聲明前添加extern修飾。

　　extern 函數(shù)2

　　當(dāng)函數(shù)提供方單方面修改函數(shù)原型時(shí)，如果使用方不知情繼續(xù)沿用原來(lái)的extern申明，這樣編譯時(shí)編譯器不會(huì)報(bào)錯(cuò)。但是在運(yùn)行過(guò)程中，因?yàn)樯倭嘶蛘叨嗔溯斎雲(yún)?shù)，往往會(huì)造成系統(tǒng)錯(cuò)誤，這種情況應(yīng)該如何解決？

　　答案與分析：

　　目前業(yè)界針對(duì)這種情況的處理沒(méi)有一個(gè)很完美的方案，通常的做法是提供方在自己的xxx_pub.h中提供對(duì)外部接口的聲明，然后調(diào)用方include該頭文件，從而省去extern這一步。以避免這種錯(cuò)誤。

　　寶劍有雙鋒，對(duì)extern的應(yīng)用，不同的場(chǎng)合應(yīng)該選擇不同的做法。

　　extern “C”

　　在C++環(huán)境下使用C函數(shù)的時(shí)候，常常會(huì)出現(xiàn)編譯器無(wú)法找到obj模塊中的C函數(shù)定義，從而導(dǎo)致鏈接失敗的情況，應(yīng)該如何解決這種情況呢？

　　答案與分析：

　　C++語(yǔ)言在編譯的時(shí)候?yàn)榱私鉀Q函數(shù)的多態(tài)問(wèn)題，會(huì)將函數(shù)名和參數(shù)聯(lián)合起來(lái)生成一個(gè)中間的函數(shù)名稱，而C語(yǔ)言則不會(huì)，因此會(huì)造成鏈接時(shí)找不到對(duì)應(yīng)函數(shù)的情況，此時(shí)C函數(shù)就需要用extern “C”進(jìn)行鏈接指定，這告訴編譯器，請(qǐng)保持我的名稱，不要給我生成用于鏈接的中間函數(shù)名。

　　下面是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的寫(xiě)法：

　　//在.h文件的頭上

　　#ifdef __cplusplus

　　#if __cplusplus

　　extern "C"{

　　#endif

　　#endif

　　…

　　…

　　//.h文件結(jié)束的地方

　　#ifdef __cplusplus

　　#if __cplusplus

　　}

　　#endif

　　#endif

　　C++中extern c的深層探索

　　C++語(yǔ)言的創(chuàng)建初衷是“a better C”，但是這并不意味著C++中類(lèi)似C語(yǔ)言的全局變量和函數(shù)所采用的編譯和連接方式與C語(yǔ)言完全相同。作為一種欲與C兼容的語(yǔ)言，C++保留了一部分過(guò)程式語(yǔ)言的特點(diǎn)（被世人稱為“不徹底地面向?qū)ο?rdquo;），因而它可以定義不屬于任何類(lèi)的全局變量和函數(shù)。但是，C++畢竟是一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，為了支持函數(shù)的重載，C++對(duì)全局函數(shù)的處理方式與C有明顯的不同。

　　2.從標(biāo)準(zhǔn)頭文件說(shuō)起

　　某企業(yè)曾經(jīng)給出如下的一道面試題：

　　面試題

　　為什么標(biāo)準(zhǔn)頭文件都有類(lèi)似以下的結(jié)構(gòu)？

　　#ifndef __INCvxWorksh

　　#define __INCvxWorksh

　　#ifdef __cplusplus

　　extern "C" {

　　#endif

　　#ifdef __cplusplus

　　}

　　#endif

　　#endif