为什么显式“extern”不为对象分配存储空间？

问题描述

我一直在深入研究 C 标准，但我对它谈论链接和暂定定义的方式感到困惑。

首先，在标准的 this 部分声明

extern（关键字）表示静态持续时间和外部链接（除非已经声明为内部）

静态存储持续时间。存储持续时间是程序的整个执行过程，值 存储在对象中的只初始化一次，在主函数之前。声明为静态的所有对象和 具有内部或外部链接但未声明 _Thread_local 的所有对象（自 C11 起） 有这个存储期限。

外部链接。标识符可以从整个翻译单元中的任何其他翻译单元中引用 程序。所有非静态函数、所有外部变量（除非之前声明为静态）和所有文件- 作用域非静态变量具有此链接。

到目前为止，我们在文件范围内声明的变量默认具有静态存储持续时间和外部链接。此外，在程序启动之前，具有静态存储持续时间的对象会被初始化为零。

但是，在阅读了 this part（暂定定义）和 this part（声明）之后，我找不到哪里说带有显式“extern”关键字的对象未分配存储空间。

请注意“extern”关键字本身和术语“external Declarations”之间的区别。

“外部声明”定义为

在翻译单元的顶层（即预处理器后包含所有#includes 的源文件），每个C 程序都是一个声明序列，它们声明具有外部链接的函数和对象。这些声明被称为外部声明，因为它们出现在任何函数之外。

无论是否存在明确的“extern”关键字。

我想我的具体问题是标准中的哪里说默认情况下具有隐式外部链接的文件范围对象如果使用显式“extern”声明则不会分配存储。

我知道是这种情况，因为如果在多个翻译单元中声明相同的标识符，除了一个之外，所有翻译单元都必须有“extern”，以免出现重新定义错误。

解决方法

首先，虽然 cppreference.com 有有用的信息，但它不是 C 标准。 C11 标准可以在 here 中找到。

这归结为声明和定义之间的区别。

对于一个对象，声明基本上表明具有给定类型的对象存在于某处，而定义则是实际分配空间的内容为对象。

这些术语在 C 标准的 sectin 6.7p5 中指定：

声明指定了一组的解释和属性 身份标识。标识符的定义是对 那个标识符：

• 对于一个对象，导致为该对象保留存储；
• 对于函数，包括函数体；
• 对于枚举常量，是标识符的（唯一）声明；
• 对于 typedef 名称，是标识符的第一个（或唯一）声明。

通过应用 extern 关键字，如果没有初始化程序，那么这构成了一个声明，并且声明不会为对象分配存储空间。第 6.9.2p1-2 节详细说明了这一点：

1 如果对象的标识符声明具有文件作用域和初始化程序，则该声明是外部的 标识符的定义。

2 具有文件的对象的标识符声明 没有初始值设定项和存储类说明符的范围 或使用存储类说明符 static，构成暂定 定义。如果一个翻译单元包含一个或多个暂定 标识符的定义，并且翻译单元包含 该标识符没有外部定义，则行为 就像翻译单元包含文件范围一样 该标识符的声明，复合类型为 翻译单元的结尾，初始化器为 0。

带有 extern 且没有初始化器的声明不符合上述暂定定义或外部定义的定义。

第 6.9.2p4 节给出了声明和定义的示例：

int i1 = 1;         //definition,external linkage
static int i2 = 2;  //definition,internal linkage
extern int i3 = 3;  //definition,external linkage
int i4;             //tentative definition,external linkage
static int i5;      //tentative definition,internal linkage

int i1;             //valid tentative definition,refers to previous
int i2;             //6.2.2 renders undefined,linkage disagreement
int i3;             //valid tentative definition,refers to previous
int i4;             //valid tentative definition,refers to previous
int i5;             //6.2.2 renders undefined,linkage disagreement

extern int i1;      //refers to previous,whose linkage is external
extern int i2;      //refers to previous,whose linkage is internal
extern int i3;      //refers to previous,whose linkage is external
extern int i4;      //refers to previous,whose linkage is external
extern int i5;      //refers to previous,whose linkage is internal

,

在 C 标准（6.9.2 外部对象定义）中写道

1 如果对象的标识符声明具有文件作用域并且 初始化器，声明是对 标识符。

因此，如果您将在文件范围内写入

extern int x = 1;

那么这个带有存储类说明符 extern 的声明将同时是对象 x 的定义。

否则，如果在文件范围内声明了一个对象而没有初始值设定项但带有存储类说明符 extern 则编译器假定该对象是在其他某个翻译单元或同一翻译单元中但在其他地方定义的.

例如（这里在文件范围内声明了一个带有内部链接的变量）

#include <stdio.h>

static int x = 10;

extern int x;

int main(void) 
{
    printf( "x = %d\n",x );
    
    return 0;
}

如果在文件范围内声明了一个对象，而没有使用存储类说明符 extern，那么编译器会生成一个暂定定义。