extern 和 C/C++,C++技術文章,C++系列教程,C++

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1、 聲明外部變量 現代編譯器一般採用按文件編譯的方式，因此在編譯時，各個文件中定義的全局變量是 互相透明的，也就是說，在編譯時，全局變量的可見域限制在文件內部。下面舉一個簡單的例子。創建一個工程，裡面含有A.cpp和B.cpp兩個簡單的C++源文件： //A.cpp int i; void main() { } //B.cpp int i; 這兩個文件極為簡單，在A.cpp中我們定義了一個全局變量i，在B中我們也定義了一個全局變量i。我們對A和B分別編譯，都可以正常通過編譯，但是進行鏈接的時候，卻出現了錯誤，錯誤提示如下： 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，在編譯階段，各個文件中定義的全局變量相互是透明的，編譯A時覺察不到B中也定義了i，同樣，編譯B時覺察不到A中也定義了i。但是到了鏈接階 段，要將各個文件的內容「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，在這個時候就會出現錯誤，也就是上面提示的重複定義的錯誤。因此， 各個文件中定義的全局變量名不可相同。 在鏈接階段，各個文件的內容（實際是編譯產生的obj文件）是被合併到一起的，因而，定義於某文件內的全局變量，在鏈接完成後，它的可見範圍被擴大到了整 個程序。這樣一來，按道理說，一個文件中定義的全局變量，可以在整個程序的任何地方被使用，舉例說，如果A文件中定義了某全局變量，那麼B文件中應可以使 用該變量。修改我們的程序，加以驗證： //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) 編譯錯誤。 其實出現這個錯誤是意料之中的，因為：文件中定義的全局變量的可見性擴展到整個程序是在鏈接完成之後，而在編譯階段，他們的可見性仍侷限於各自的文件。編 譯器的目光不夠長遠，編譯器沒有能夠意識到，某個變量符號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。雖然編譯器不夠遠見，但是我們可以給 它提示，幫助它來解決上面出現的問題。這就是extern的作用了。 extern的原理很簡單，就是告訴編譯器：「你現在編譯的文件中，有一個標識符雖然沒有在本文件中定義，但是它是在別的文件中定義的全局變量，你要放行！」我們為上面的錯誤程序加上extern關鍵字： //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; 順利通過編譯，鏈接。 2、 在C++文件中調用C方式編譯的函數 C方式編譯和C++方式編譯 相對於C，C++中新增了諸如重載等新特性，對於他們的編譯，必然有一些重要的區別。 我們將下面的小程序分別按C和C++方式編譯，來探討兩種編譯方式的區別。 int i; int func(int t) { return 0; } void main() { } 以C方式編譯的結果： COMM _i : DWORD PUBLIC _func PUBLIC _main 以C++方式編譯的結果： PUBLIC ?i@@3HA ; i PUBLIC ?func@@YAHH@Z ; func PUBLIC _main 可見，C方式編譯下，變量名和函數名之前被統一加上了一個下劃線，而C++編譯後的結果卻複雜的多，i變成了?i@@3HA，func變成了?func@@YAHH@Z。C++中的這種看似複雜的命名規則是為C++中的函數重載，參數檢查等特性服務的。 多文件程序中的函數調用一般情況下，工程中的文件都是CPP文件（以及頭文件）。如下面的程序僅包含兩個文件：A.CPP和B.CPP： //A.CPP void func(); void main() { func(); } //B.CPP void func() { } 程序的結構是這樣的：在文件B.CPP中定義了一個函數void func()，main函數位於文件A.CPP，在main函數中調用了B中定義的函數func()。要在A中調用B中定義的函數，必須要加上該函數的聲 明。如本例中的void func();就是對函數func()的聲明。如果沒有聲明的話，編譯A.CPP時就會出錯。因為編譯器的目光只侷限於被編譯文件，必須通過加入函數聲明 來告訴編譯器：「某個函數是定義在其它的文件中的，你要放行！」，這一點跟用extern來聲明外部全局變量是一個道理。 需要注意的是，一般的程序都是通過包含頭文件來完成函數的聲明。拿本例來說，一般是創建一個頭文件B.H，在頭文件中加入聲明語句void func(); 並且在A.CPP中加入包含語句：#include 「B.H」。在C++程序中，頭文件的功能從函數聲明被擴展為類的定義。 不同編譯方式下的函數調用。如果在工程中，不僅有CPP文件，還有以C方式編譯的C文件，函數調用就會有一些微妙之處。我們將B.CPP改作B.C： //A.CPP void func(); void main() { func(); } //B.C void func() { } 對A.CPP和B.C分別編譯，都沒有問題，但是鏈接時出現錯誤。 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) 原因就在於不同的編譯方式產生的衝突。 對於文件A，是按照C++的方式進行編譯的，其中的func()調用被編譯成了call ?func1@@YAXXZ。如果B文件也是按照C++方式編譯的，那麼B中的func函數名也會被編譯器改成?func1@@YAXXZ，這樣的話，就沒有任何問題。 但是現在對B文件，是按照C方式編譯的，B中的func函數名被改成了_func，這樣一來，A中的call ?func1@@YAXXZ這個函數調用就沒有了著落，因為在鏈接器看來，B文件中沒有名為?func1@@YAXXZ的函數。 事實是，我們編程者知道，B文件中有A中調用的func函數的定義，只不過它是按照C方式編譯的，故它的名字被改成了_func。因而，我們需要通過某種方式告訴編譯器：「B中定義的函數func()經編譯後命名成了_func，而不是?func1@@YAXXZ，你必須通過call _func來調用它，而不是call ?func1@@YAXXZ。」簡單的說，就是告訴編譯器，調用的func()函數是以C方式編譯的，fun();語句必須被編譯成call _func;而不是call ?func1@@YAXXZ。 我們可以通過extern關鍵字，來幫助編譯器解決上面提到的問題。 對於本例，只需將A.CPP改成如下即可： //A.CPP extern "C" { void func(); } void main() { func(); } 察看彙編代碼，發現此時的func();語句被編譯成了call _func。 3、 補充 同2一樣，仍然是C，C++混合編程的情形，考慮下面的程序： //A.CPP extern int i; void main() { i = 100; } //B.C int i; 程序很簡單：在文件B.C中定義了一個全局變量i，在A.CPP中使用了這個全局變量。 編譯沒有問題，鏈接時卻出現錯誤： 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) 這是因為，在C方式編譯下，i被重命名為_i，而在C++方式下，i會被重命名為?i@@3HA。 因而，我們只用extern int i;來聲明還不夠，必須告訴編譯器，全局變量i是以C方式編譯的，它會被重命名為_i，而不是?i@@3HA。我們修改A.CPP，如下： //A.CPP extern "C" { int i; } void main() { i = 100; } 程序正常通過編譯和鏈接。我們察看一下彙編代碼，發現語句i = 100;被編譯成了mov DWORD PTR _i, 100。