“extern”的用法

1、声明外部变量

现代编译器一般采用按文件编译的方式,因此在编译时,各个文件中定义的全局变量是
互相透明的,也就是说,在编译时,全局变量的可见域限制在文件内部。下面举一个简单的例子。创建一个工程,里面含有A.cpp和B.cpp两个简单的C++源文件:

//A.cpp
int i;
 
void main()
{
}
//B.cpp
int i;

这两个文件极为简单,在A.cpp中我们定义了一个全局变量i,在B中我们也定义了一个全局变量i。
我们对A和B分别编译,都可以正常通过编译,但是进行链接的时候,却出现了错误,错误提示如下:

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)

这就是说,在编译阶段,各个文件中定义的全局变量相互是透明的,编译A时觉察不到B中也定义了i,同样,编译B时觉察不到A中也定义了i。
但是到了链接阶段,要将各个文件的内容“合为一体”,因此,如果某些文件中定义的全局变量名相同的话,在这个时候就会出现错误,也就是上面提示的重复定义的错误。
因此,各个文件中定义的全局变量名不可相同。
在链接阶段,各个文件的内容(实际是编译产生的obj文件)是被合并到一起的,因而,定义于某文件内的全局变量,在链接完成后,它的可见范围被扩大到了整个程序。
这样一来,按道理说,一个文件中定义的全局变量,可以在整个程序的任何地方被使用,举例说,如果A文件中定义了某全局变量,那么B文件中应可以该变量。修改我们的程序,加以验证:

//A.cpp
 
void main()
{
 i = 100; //试图使用B中定义的全局变量
}
//B.cpp
int i;

编译结果如下:

Compiling...
A.cpp
C:/Documents and Settings/wangjian/桌面/try extern/A.cpp(5) : error C2065: 'i' : undeclared identifier
Error executing cl.exe.
 
A.obj - 1 error(s), 0 warning(s)

编译错误。
其实出现这个错误是意料之中的,因为:文件中定义的全局变量的可见性扩展到整个程序是在链接完成之后,而在编译阶段,他们的可见性仍局限于各自的文件。
编译器的目光不够长远,编译器没有能够意识到,某个变量符号虽然不是本文件定义的,但是它可能是在其它的文件中定义的。

虽然编译器不够远见,但是我们可以给它提示,帮助它来解决上面出现的问题。这就是extern的作用了。
extern的原理很简单,就是告诉编译器:“你现在编译的文件中,有一个标识符虽然没有在本文件中定义,但是它是在别的文件中定义的全局变量,你要放行!”
我们为上面的错误程序加上extern关键字:

//A.cpp

**extern int i;**
void main()
{
   i = 100; //试图使用B中定义的全局变量
}
//B.cpp
int i;

顺利通过编译,链接。

2、在C++文件中调用C方式编译的函数

C方式编译和C++方式编译
相对于C,C++中新增了诸如重载等新特性,对于他们的编译,必然有一些重要的区别。
我们将下面的小程序分别按C和C++方式编译,来探讨两种编译方式的区别。

int i;

int func(int t)
{
      return 0;
}

void main()
{
}

以C方式编译的结果:

 
COMM _i  :  DWORD
 
PUBLIC      _func
 
PUBLIC      _main

以C++方式编译的结果:

 
PUBLIC      ?i@@3HA                                      ; i
 
PUBLIC      ?func@@YAHH@Z                                   ; func
 
PUBLIC      _main

可见,C方式编译下,变量名和函数名之前被统一加上了一个下划线,而C++编译后的结果却复杂的多,i变成了?i@@3HA,func变成了?func@@YAHH@Z。C++中的这种看似复杂的命名规则是为C++中的函数重载,参数检查等特性服务的。

多文件程序中的函数调用

一般情况下,工程中的文件都是CPP文件(以及头文件)。如下面的程序仅包含两个文件:A.CPP和B.CPP:

//A.CPP
void func();

void main()
{
      func();
}
//B.CPP
void func()
{
}

程序的结构是这样的:在文件B.CPP中定义了一个函数void func(),main函数位于文件A.CPP,在main函数中调用了B中定义的函数func()。
要在A中调用B中定义的函数,必须要加上该函数的声明。如本例中的void func();就是对函数func()的声明。
如果没有声明的话,编译A.CPP时就会出错。因为编译器的目光只局限于被编译文件,必须通过加入函数声明来告诉编译器:“某个函数是定义在其它的文件中的,你要放行!”,这一点跟用extern来声明外部全局变量是一个道理。
需要注意的是,一般的程序都是通过包含头文件来完成函数的声明。拿本例来说,一般是创建一个头文件B.H,在头文件中加入声明语句void func(); 并且在A.CPP中加入包含语句:#include “B.H”。
在C++程序中,头文件的功能从函数声明被扩展为类的定义。

不同编译方式下的函数调用

如果在工程中,不仅有CPP文件,还有以C方式编译的C文件,函数调用就会有一些微妙之处。我们将B.CPP改作B.C:

//A.CPP
void func();

void main()
{
      func();
}
//B.C
void func()
{
}

对A.CPP和B.C分别编译,都没有问题,但是链接时出现错误。

Linking...
A.obj : error LNK2001: unresolved external symbol "void __cdecl func(void)" (?func@@YAXXZ)
Debug/A.exe : fatal error LNK1120: 1 unresolved externals
Error executing link.exe.

A.exe - 2 error(s), 0 warning(s)

原因就在于不同的编译方式产生的冲突。
对于文件A,是按照C++的方式进行编译的,其中的func()调用被编译成了

call  ?func1@@YAXXZ 

如果B文件也是按照C++方式编译的,那么B中的func函数名也会被编译器改成?func1@@YAXXZ,这样的话,就没有任何问题。
但是现在对B文件,是按照C方式编译的,B中的func函数名被改成了_func,这样一来,A中的call ?func1@@YAXXZ这个函数调用就没有了着落,因为在链接器看来,B文件中没有名为?func1@@YAXXZ的函数。
事实是,我们编程者知道,B文件中有A中调用的func函数的定义,只不过它是按照C方式编译的,故它的名字被改成了_func。因而,我们需要通过某种方式告诉编译器:“B中定义的函数func()经编译后命名成了_func,而不是?func1@@YAXXZ,你必须通过call _func来调用它,而不是call ?func1@@YAXXZ。”简单的说,就是告诉编译器,调用的func()函数是以C方式编译的,fun();语句必须被编译成call _func;而不是call ?func1@@YAXXZ。

我们可以通过extern关键字,来帮助编译器解决上面提到的问题。
对于本例,只需将A.CPP改成如下即可:

//A.CPP
extern "C"
{
      void func();
}
void main()
{
      func();
}

察看汇编代码,发现此时的func();语句被编译成了call _func。

3、补充

同2一样,仍然是C,C++混合编程的情形,考虑下面的程序:

//A.CPP

extern int i;

void main()
{
     i = 100;
}
//B.C
int i;

程序很简单:在文件B.C中定义了一个全局变量i,在A.CPP中使用了这个全局变量。
编译没有问题,链接时却出现错误:

Linking...
A.obj : error LNK2001: unresolved external symbol "int i" (?i@@3HA)
Debug/A.exe : fatal error LNK1120: 1 unresolved externals
Error executing link.exe.

A.exe - 2 error(s), 0 warning(s)

这是因为,在C方式编译下,i被重命名为_i,而在C++方式下,i会被重命名为?i@@3HA。
因而,我们只用extern int i;来声明还不够,必须告诉编译器,全局变量i是以C方式编译的,
它会被重命名为_i,而不是?i@@3HA。

我们修改A.CPP,如下:

//A.CPP

extern "C"
{
      int i;
}
void main()
{

      i = 100;
}

程序正常通过编译和链接。
我们察看一下汇编代码,发现语句i = 100;被编译成了mov DWORD PTR _i, 100。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 203,324评论 5 476
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,303评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 150,192评论 0 337
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,555评论 1 273
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,569评论 5 365
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,566评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,927评论 3 395
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,583评论 0 257
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,827评论 1 297
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,590评论 2 320
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,669评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,365评论 4 318
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,941评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,928评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,159评论 1 259
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,880评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,399评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容