最近在阅读《大规模C++ 程序设计》 在第1部分，作者讨论了内链接和外链接问题（因为大规模的C++程序有繁多的类和单元。因此编译速度是个大问题）
这里记录一下关于内链接和外链接的理解。
- C++的编译过程
我们以bcb 和 vs 为例，一个程序文档一般都由 .cpp 文件 和 .h文件构成。但编译时，只有.cpp 参与编译。.h文件则会被预编译器复制到引用他的.cpp中。
然后，.cpp文件被编译成.obj文件。
接着，通过链接器，将obj文件链接为exe文件。
- 链接过程
- 链接过程中，很重要的步骤，就是判断是否有重复定义。如果有重复定义，则判定为链接失败无法编译完成。
- 另一个重要步骤是，引用外部的定义。比如，在 a.cpp中定义了一个全局变量。b.cpp如果引用了这个全局变量。
当经过编译分别得到a.obj 和 b.obj, 链接器发现b.obj引用了一个全局变量。则要去其他的.obj文件中搜索这个变量的定义。
如果没有搜索到，则会报未定义的外部符号。然后无法编译完成。
- 外部链接
所谓外部链接，就是被外部引用的符号。这么说太抽象。下面是一个具体的例子：
用vs建立一个VC++的控制台工程。
- 在stdafx.h中添加
#include <iostream> using namespace std; |
- 添加 a.cpp 和 b.cpp 源文件。
- a.cpp代码
#include "stdafx.h"
int nA = 100; |
- b.cpp代码
#include "stdafx.h"
extern int nA;
void printnA() { cout<<nA<<endl; } |
- 编译代码。
完全正常，那么链接器在链接b.obj的时候是如何知道这个nA 在哪里定义的呢？
其本质，是因为我们指定了extern int nA 告诉链接器，这个变量是从外部引用的。
链接器说：好，我去找找。于是就找到了a.obj。这就是外部链接过程。
- 修改b.cpp
#include "stdafx.h"
//extern int nA; int nA = 200;
void printnA() { cout<<nA<<endl; } |
编译时，链接器则会输出错误
错误 1 error LNK2005: "int nA" (?nA@@3HA) 已经在 a.obj 中定义 D: externtestexterntest.obj externtest 错误 2 error LNK1169: 找到一个或多个多重定义的符号 D：externtestDebugexterntest.exe 1 1 externtest |
这又是为什么呢？ b.cpp 和 a.cpp 中nA 定义冲突了。
其本质原因是，在cpp中定义的外部变量，都是要参与外链接的。前面说了链接器会检查有没有重定义。
他现在a.obj中发现了 int nA, 接着又在 b.obj中发现了int Na，重复的外部符号。因此就报错了。
- 内部链接
- 现在，修改b.cpp
#include "stdafx.h"
//extern int nA; //int nA = 100; static int nA = 100;
void printnA() { cout<<nA<<endl; } |
我们将int nA 声明为静态的。编译链接就完全没有问题。为什么呢？
因为，静态的定义，都是内部链接。因此，链接并不会去检查重复。
（当然，如果在一个.cpp中定义了2个同名的静态变量，编译阶段就通不过,此时是编译器校验而不是链接器校验）
- 再修改b.cpp
#include "stdafx.h"
//extern int nA; //int nA = 100; extern int nA; static int nA = 100;
void printnA() { cout<<"nA in b.cpp"<<nA<<endl; } |
再修改a.cpp
#include "stdafx.h"
int nA = 300;
void PrintnA2() { cout<<"nA in a.cpp"<<nA<<endl; } |
修改main函数
void printnA(); void PrintnA2();
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { printnA(); PrintnA2(); return 0; } |
得到这样的结果
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这时的情况是：b.cpp中外部引用了一个nA，还定义了一个静态内部Na.
但并不冲突，事实情况是，在b.cpp中凡是引用nA的地方，都引用的内部nA，既static 声明的nA
在a.cpp中，则依然是引用的全局的Na.
我们可以看到，c++ 对于同时存在内部和外部同名符号时，只认内部符号。
- 函数的内，外链接
- 其实我们通过上面第8个例子，已经看到了。函数默认是外部链接的。而且可以不加extern 关键字。但是加了extern关键字也不错。
我们修改main.cpp 用extern声明完全没有问题。
#include "stdafx.h"
void printnA(); void PrintnA2(); //void printnA3(); extern void printnA3();
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { printnA(); PrintnA2(); printnA3(); return 0; } |
这说明，函数也是外部链接的。只要声明了函数，链接器就去其他的obj中查找外部引用。
- 我们修改b.cpp,加入一个静态的printnA4
#include "stdafx.h"
//extern int nA; //int nA = 100; extern int nA; static int nA = 100;
void printnA() { cout<<"nA in b.cpp"<<nA<<endl; }
void printnA3() { cout<<"::nA in b.cpp"<<::nA<<endl; }
static void printnA4() { cout<<"static printnA4 in b.cpp"<<::nA<<endl; } |
接着修改 main.cpp
#include "stdafx.h"
void printnA(); void PrintnA2(); //void printnA3(); extern void printnA3(); void printnA4();
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { printnA(); PrintnA2(); printnA3(); printnA4(); return 0; } |
编译，我们会得到一个报错
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当我们把 b.cpp中的static注释，又会恢复正常。
和静态定义的变量一样。静态的函数也是内链接的。并不会被外链接访问（可以这么理解，当声明一个函数为static,就不想让外部（其他的obj）访问他）
- 继续修改b.Cpp，添加一个inline函数 printnA5 (为排除干扰，将10例子中的static注释掉)
请注意 ::nA 这个写法，在b.cpp中并不会因为写了::nA 就访问去全局的nA了
#include "stdafx.h"
//extern int nA; //int nA = 100; extern int nA; static int nA = 100;
void printnA() { cout<<"nA in b.cpp"<<nA<<endl; }
void printnA3() { cout<<"::nA in b.cpp"<<::nA<<endl; }
//static void printnA4() { cout<<"static printnA4 in b.cpp"<<::nA<<endl; }
inline void printnA5() { cout<<"inline printnA5 in b.cpp"<<::nA<<endl; } |
同样，在main.cpp中去引用printnA5
#include "stdafx.h"
void printnA(); void PrintnA2(); //void printnA3(); extern void printnA3(); void printnA4(); void printnA5();
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { printnA(); PrintnA2(); printnA3(); printnA4(); printnA5(); return 0; } |
同样得到链接错误
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这说明内联函数，也是无法参与外链接的。
- 总结
我们现在没有涉及类。仅仅涉及了C中的一些特性。但已经知道了什么内链接和外链接。
我的理解是：外链接就是要让连接器去其他的obj中查找符号的引用行为。内链接则是不需要链接器去其他obj查找的引用行为。
会发生外链接的行为（涉及到类之后，会有更多情况，这里只是一部分）
- 引用了其他cpp中定义的全局变量。
- 引用了其他cpp中定义的 非静态，非内联函数。
仅内链接的行为
- 静态的变量
- 静态函数
- 内联函数