在头文件中使用extern的优势

问题描述

这里有一个类似的问题标题，但在阅读答案时，它似乎没有解决该特定问题：C: What is the use of 'extern' in header files?（更像是“为什么使用头文件？”）。

在 extern 的以下用法中：

extern int a;
int b;

// structs have no external linkage 
typedef struct Item_ {int id;} Item;
extern Item Item_Extern;

void main(void) {

}

// later in the program or another file
int a=4;
int b=5;
Item Item_Extern = {1};

如果使用 extern，编译器是否会生成任何不同的程序集，或者这更像是一种类型的元数据标签，以便代码（或编译器）的用户将明确知道定义将进入当前文件中的不同文件（通常）或更高版本，如果不是，则将是一个硬错误。或者，extern 是否“做”了其他事情？

解决方法

简介

此处有三种形式的关注声明：¹

extern int x; // Declares x but does not define it.
int x;        // Tentative definition of x.
int x = 0;    // Defines x.

声明使标识符（名称，如 x）为人所知。

定义创建一个对象（例如int）。²定义也是一个声明，因为它使名称为人所知。

在同一翻译单元（正在编译的源文件及其所有包含文件）中没有常规定义的暂定定义的作用类似于初始化器为零的定义。

您通常应该使用的方式是：

• 对于您将在多个文件中按名称访问的对象，请在一个源文件中准确写入它的一个定义。 （如果您希望它用零初始化，它可以是一个暂定定义³，也可以是一个带有您选择的初始化程序的常规定义。）
• 在关联的头文件（例如源文件 foo.h 的 foo.c）中，使用 extern 声明名称，如上所示。
• 在每个使用该名称的文件中包括头文件，包括其关联的源文件。 （后者很重要；当 foo.c 包含 foo.h 时，编译器将在同一个编译中看到声明和定义，如果存在使两个声明不兼容的拼写错误，则向您发出警告。 )

实际上，您通常应该使用它们的方式是根本不使用它们。程序通常不需要对象的外部标识符，因此您应该设计没有它们的程序。以上规则适用于您何时使用它们。

暂定定义

在 Unix 和其他一些系统中，可以将临时定义 int x; 放在头文件中并将其包含在多个源文件中。由于暂定定义的作用类似于没有常规定义时的定义，因此导致在多个翻译单元中有多个定义。 C 标准没有定义它的行为。那么它在 Unix 中是如何工作的呢？

直到最近，当您使用 GCC 进行编译时，它会创建一个目标文件，该文件将临时定义的标识符与常规定义的标识符标记为不同。暂时定义的标识符被标记为“通用”。当链接器发现一个“公共”标识符的多个定义时，它会将它们合并为一个定义。请记住，C 标准没有定义行为。但是 Unix 工具⁴ 做到了。因此，您可以将 int x; 放在标题中并将其包含在很多地方，并且在链接整个程序时会从中得到一个 int x。

默认情况下，最近版本的 GCC 不执行此操作。在没有常规定义的情况下，暂定定义更像是常规定义，并且与同一标识符的多个定义链接将导致错误，即使这些定义来自暂定定义。 GCC 有一个选择旧行为的开关，-fcommon。

这是您应该知道的信息，以便您可以理解利用“常见”行为的旧源文件和标头。在新的源代码中不需要它，您应该只在头文件中编写非定义声明（使用 extern），并在源文件中编写常规定义。

杂项

您不需要带有函数声明的 extern 因为没有函数体的函数声明（包含函数代码的复合语句）自动是一个声明，其行为与具有 {{1 }}。函数没有暂定定义。

脚注

¹ 此答案仅针对具有外部链接的对象标识符的外部声明和外部定义。 C 声明的完整规则有些复杂，部分原因是 C 的演变历史。

² 这是用于引用对象的标识符的定义。对于其他类型的标识符，什么是定义可能会有所不同。例如，据说 extern 将 typedef int foo 定义为类型 foo 的别名，但没有创建对象。

³ 最好还包含一个初始化器，即使它为零，因为这将使其成为常规定义并避免在两个暂定定义中使用相同名称的潜在问题两个不同的东西使用不同的源文件，导致即使这是一个错误，链接器也不会抱怨。

⁴ 我可能在这里的术语很草率；其他人可以准确地确定此行为在何处指定以及它适用于哪些工具。