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    《内部连接与外部连接》
    作者Blog:http://blog.csdn.net/SpitFire/

    在说内部连接与外部连接前,先说明一些概念。
    1.声明
        一个声明将一个名称引入一个作用域;
        在c++中,在一个作用域中重复一个声明是合法的
        以下都是声明:
           int foo(int,int);           //函数前置声明
           typedef int Int;            //typedef 声明
           class bar;                  //类前置声明
           extern int g_var;           //外部引用声明
           class bar;                  //类前置声明
           typedef int Int;            //typedef 声明
           extern int g_var;           //外部引用声明
           friend test;                //友员声明
           using std::cout;            //名字空间引用声明
           friend test;                //友员声明
           using std::cout;            //名字空间引用声明
           int foo(int,int);           //函数前置声明
          
           在同一个作用域中你可以多次重复这些声明。
          
           有两种声明不能重复,那就是类成员函数及静态数据成员的声明
          
           class foo
           {
               static int i;
               static int i;//不可以
           public:
               int foo();
               int foo();//不可以
           };
     
    2.定义
        一个定义提供一个实体(类型、实例、函数)在一个作用域的唯一描述。
        在同一作用域中不可重复定义一个实体。
        以下都是定义:
           int y;
           class foo {...};
           struct bar {...};
           foo* p;
           static int i;
           enum Color{RED,GREEN,BLUE};
           const double PI = 3.1415;
           union Rep{...};
           void test(int p) {};
           foo a;
           bar b;
     
    3.编译单元
        当一个c或cpp文件在编译时,预处理器首先递归包含头文件,形成一个含有所有必要信息的单个源文件,这个源文件就是一个编译单元。这个编译单元会被编译成为一个与cpp文件名同名的目标文件(.o或是.obj)。连接程序把不同编译单元中产生的符号联系起来,构成一个可执行程序。
     
    4.自由函数
        如果一个函数是自由函数,那么这个函数不是类的成员函数,也不是友元函数。
     
     
    下面来看内部连接和外部连接
        内部连接:如果一个名称对于它的编译单元来说是局部的,并且在连接时不会与其它编译单元中的同样的名称相冲突,那么这个名称有内部连接(注:有时也将声明看作是无连接的,这里我们统一看成是内部连接的)。
        以下情况有内部连接:
           a)所有的声明
           b)名字空间(包括全局名字空间)中的静态自由函数、静态友元函数、静态变量的定义
           c)enum定义
           d)inline函数定义(包括自由函数和非自由函数)
           e)类的定义
           f)名字空间中const常量定义
           g)union的定义
          
        外部连接:在一个多文件程序中,如果一个名称在连接时可以和其它编译单元交互,那么这个名称就有外部连接。
        以下情况有外部连接:
           a)类非inline函数总有外部连接。包括类成员函数和类静态成员函数
           b)类静态成员变量总有外部连接。
           c)名字空间(包括全局名字空间)中非静态自由函数、非静态友元函数及非静态变量
     
    下面举例说明:
        a)声明、enum定义、union定义有内部连接
            所有的声明、enum定义及union定义在编译后不会产生连接符号,也就是在不同编译单元中有相同名称的声明及enum、union定义并不会在连接时发生发现多个符号的错误。
     

        // main.cpp
        typedef int Int; 
    //typedef 声明,内部连接
        enum Color{red}; 
    //enum定义,内部连接
        union X          
    //union定义,内部连接
        {
           long a;
           char b[10];
        };
        int main(void)
        {
           Int i = red;
           return i;
        }

        
    // a.cpp
        typedef int Int; 
    //在a.cpp中重声明一个int类型别名,在连接时不会发生错误
        enum Color{blue}; 
    //在a.cpp中重定义了一个enum Color,在连接时不会发生错误
        const Int i =blue; 
    //const常量定义,内部连接
        union X            
    //union定义,内部连接
        {
           long a;
           char b[10];
        };

                  
        b)名字空间中静态自由函数、静态友元函数、静态变量、const常量定义有内部连接
              

    // main.cpp

    namespace test
    {
      int foo(); 
    //函数声明,内部连接

      static int i = 0; 
    //名字空间静态变量定义,内部连接

      static int foo() { return 0;} 
    //名字空间静态函数定义,内部连接

    }
    static int i = 0; 
    //全局静态变量定义,内部连接

    static int foo() {return 1;} 
    //全局静态函数定义,内部连接

    const int k = 0; 
    //全局const常量定义,内部连接

    int main(void)
    {
      return 0;
    }

    //a.cpp

    namespace test
    {
      int i = 0; 
    //名字空间变量定义,外部连接

      int foo() {return 0;} 
    //名字空间函数定义,外部连接

    }
    int i = 0; 
    //全局变量定义,外部连接

    int k = 0; 
    //全局变量定义,外部连接

    int foo()
    {
      return 2;
    } 
    //全局函数定义,外部连接

       
        在全局名字空间中,main.cpp中定义了静态变量i,常量k,及静态自由函数foo等,这些都有内部连接。如果你将这些变量或函数的static或是const修饰符去掉,在连接时就会出现multiply defined symbols错误,它们与a.cpp中的全局变量、全局函数发生冲突。

        c)类定义总有内部连接,而非inline类成员函数定义总有外部连接,不论这个成员函数是静态、虚拟还是一般成员函数,类静态数据成员定义总有外部连接。
           1.类的定义有内部连接。如果不是,想象一下你在4个cpp文件中include定义了类Base的头文件,在4个编译单元中的类Base都有外部连接,在连接的时候就会出错。
            看下面的例子:

    //main.cpp

    class B 
    //类定义,内部连接
    {
      static int s_i; 
    //静态类成员声明,内部连接             
    public:
      void foo()
      {
        ++s_i;
      } 
    //类inline函数,内部连接
    };
    struct D 
    {
      void foo(); 
    //类成员函数声明,内部连接
    };
    int B::s_i = 0; 
    //类静态数据成员定义,外部连接

    void D::foo() 
    //类成员函数定义,外部连接
    { 
      cout << "D::foo in main.cpp" <<endl;
    }
    int main() 
    //main函数,全局自由函数,外部连接
    {
      B b;
      D d;
      return 0;
    }

    //a.cpp

    class B
    {
      int k;
    };

    struct D
    {
      int d;
    };

        在这个例子中,main.cpp与a.cpp中都有class B和class D的定义,但在编译这两个cpp文件时并不发生link错误。
           2.类的非inline成员函数(一般,静态,虚拟都是)总有外部连接,这样当你include了某个类的头文件,使用这个类的函数时,就能连接到正确的类成员函数上,继续以上面为例子,如果把a.cpp中的struct D改为
                    struct D                       //类定义
                    {
                      int d;
                      void foo();                    //类成员函数声明
                    };
                    void D::foo()                 //类成员函数定义,外部连接
                    {
                      cout << " D::foo in a.cpp" <<endl;
                    }
                   
           这时main.cpp与a.cpp中的D::foo都有外部连接,在连接就会出现multiply defined symbols错。
            3.类的静态数据成员有外部连接,如上例的B::s_i,这样当你在main.cpp中定义了类静态数据成员,其它编译单元若使用了B::s_i,就会连接到main.cpp对应编译单元的s_i。
     
           d)inline函数总有内部连接,不论这个函数是什么函数
     

    // main.cpp

    inline int foo()
    {
      return 1;
    } 
    //inline全局函数,内部连接

    class Bar 
    //类定义,内部连接
    {
    public:
      static int f() { return 2;} 
    //inline 类静态函数,内部连接
      int g(int i) { return i;} 
    //inline 类成员函数,内部连接
    };
    class Base
    {
    public:
      inline int k(); 
    //类成员函数声明,内部连接
    };
    inline int Base::k()
    {
      return 5;
    } 
    //inline 类成员函数,内部连接

    int main(void)
    {
      return 0;
    }

                        
        如果你的Base类是定义在Base.h中,而Base的inline 函数是在Base.cpp中定义的,那么在main.cpp中include "Base.h"编译不会出现问题,但在连接时会找不到函数k,所以类的inline函数最好放到头文件中,让每一个包含头文件的cpp都能找到inline函数。
          
        现在对c++中的连接有了一个认识,能清楚的知道是什么原因产生连接时错误。当你在连接时产生连接不到的错误,这说明所有的编译单元都没有这个实体的外部连接;当你在连接时发现有多个连接实体,这说明有多个编译单元提供了同名的有外部连接的实体。同时,在进行程序设计时,也要注意不要使只有本编译单元用到的函数、类、变量等有外部连接,减少与其它编译单元的连接冲突。
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