• extern 详解(内有extern "C" 讲解)


    基本解释

    extern可以置于变量或者函数前,

    以标示变量或者函数的定义在别的文件中,提示编译器遇到此变量和函数时在其他模块中寻找其定义。

    此外extern也可用来进行链接指定。

    也就是说extern有两个作用,

    第一个

    当它与"C"一起连用时,如: extern "C" void fun(int a, int b);

    则告诉编译器在编译fun这个函数名时按着C的规则去翻译相应的函数名,而不是按照C++的规则,

    C++的规则在翻译这个函数名时会把fun这个名字变得面目全非,可能是 fun@aBc_int_int#%$,

    也可能是别的,这要看编译器的"脾气"了(不同的编译器采用的方法不一样),

    为什么这么做呢,因为C++支持函数的重载啊,在这里不去过多的论述这个问题,

    如果你有兴趣可看这篇文章:http://www.cnblogs.com/tenjl-exv/p/7600347.html(C++重载)

    第二个

    当extern不与"C"在一起修饰变量或函数时,如在头文件中: extern int g_Int;

    它的作用就是声明函数或全局变量的作用范围的关键字,

    其声明的函数和变量可以在本模块或其他模块中使用,

    记住它是一个声明不是定义!

    也就是说模块B(编译单元)要是引用模块A(编译单元)中定义的全局变量或函数时,

    它只要包含模块A的头文件即可,在编译阶段,模块B虽然找不到该函数或变量,

    但它不会报错,它会在连接时从模块A生成的目标代码中找到此函数。

     

      在一个源文件里定义了一个数组:char a[6];

      在另外一个文件里用下列语句进行了声明:extern char *a;

      请问,这样可以吗? 

      答案与分析:

      1)、不可以,程序运行时会告诉你非法访问。

      原因在于,指向类型T的指针并不等价于类型T的数组。

      extern char *a声明的是一个指针变量而不是字符数组,因此与实际的定义不同,从而造成运行时非法访问。

      应该将声明改为extern char a[ ]

      2)、例子分析如下,如果a[] = "abcd",则外部变量a=0x61626364 (abcd的ASCII码值),*a显然没有意义

      显然a指向的空间(0x61626364)没有意义,易出现非法内存访问。

      3)、这提示我们,在使用extern时候要严格对应声明时的格式,在实际编程中,这样的错误屡见不鲜。

      4)、extern用在变量声明中常常有这样一个作用,你在*.c文件中声明了一个全局的变量,这个全局的变量如果要被引用,就放在*.h中并用extern来声明。

    单方面修改extern 函数原型

      当函数提供方单方面修改函数原型时,如果使用方不知情继续沿用原来的extern申明,这样编译时编译器不会报错。

      但是在运行过程中,因为少了或者多了输入参数,往往会照成系统错误,这种情况应该如何解决?

      答案与分析:

      目前业界针对这种情况的处理没有一个很完美的方案,通常的做法是提供方在自己的xxx_pub.h中提供对外部接口的声明,然后调用方include该头文件,从而省去extern这一步。以避免这种错误。
      宝剑有双锋,对extern的应用,不同的场合应该选择不同的做法。

    extern “C”

      在C++环境下使用C函数的时候,常常会出现编译器无法找到obj模块中的C函数定义,从而导致链接失败的情况,应该如何解决这种情况呢?

      答案与分析:

      C++语言在编译的时候为了解决函数的多态问题,

      会将函数名和参数联合起来生成一个中间的函数名称,

      而C语言则不会,因此会造成链接时找不到对应函数的情况,

      此时C函数就需要用extern “C”进行链接指定,这告诉编译器,请保持我的名称,不要给我生成用于链接的中间函数名。

      下面是一个标准的写法:

    //在.h文件的头上
    #ifdef __cplusplus
    #if      __cplusplus
    extern "C"{
     #endif
     #endif /* __cplusplus */ 
     …
     …
     //.h文件结束的地方
     #ifdef __cplusplus
     #if __cplusplus
        }
    #endif
    #endif /* __cplusplus */ 

    extern 函数声明

      常常见extern放在函数的前面成为函数声明的一部分,那么,C语言的关键字extern在函数的声明中起什么作用?

      答案与分析:

      如果函数的声明中带有关键字extern,仅仅是暗示这个函数可能在别的源文件里定义,没有其它作用。

      即下述两个函数声明没有明显的区别:

      extern int f(); 和int f();

      当然,这样的用处还是有的,就是在程序中取代include “*.h”来声明函数,在一些复杂的项目中,我比较习惯在所有的函数声明前添加extern修饰。

      关于这样做的原因和利弊可见下面的这个例子:“用extern修饰的全局变量”

        (1) 在test1.h中有下列声明:

    1  #ifndef TEST1H
    2     #define TEST1H
    3     extern char g_str[]; // 声明全局变量g_str
    4     void fun1();
    5  #endif

        (2) 在test1.cpp中

    1  #include "test1.h"
    2         char g_str[] = "123456"; // 定义全局变量g_str
    3         void fun1() { cout << g_str << endl; }

        (3) 以上是test1模块, 它的编译和连接都可以通过,如果我们还有test2模块也想使用g_str,只需要在原文件中引用就可以了

    1 #include "test1.h"
    2 void fun2(){ cout << g_str << endl;    }

        以上test1和test2可以同时编译连接通过,如果你感兴趣的话可以用ultraEdit打开test1.obj,

     你可以在里面找到"123456"这个字符串,但是你却不能在test2.obj里面找到,

     这是因为g_str是整个工程的全局变量,在内存中只存在一份,test2.obj这个编译单元不需要再有一份了,

     不然会在连接时报告重复定义这个错误!

        (4) 有些人喜欢把全局变量的声明和定义放在一起,这样可以防止忘记了定义,

     如把上面test1.h改为

        extern char g_str[] = "123456"; // 这个时候相当于没有extern

        然后把test1.cpp中的g_str的定义去掉,这个时候再编译连接test1和test2两个模块时,会报连接错误,

     这是因为你把全局变量g_str的定义放在了头文件之后,test1.cpp这个模块包含了test1.h,

     所以定义了一次g_str,而test2.cpp也包含了test1.h所以再一次定义了g_str,

     这个时候连接器在连接test1和test2时发现两个g_str。

     如果你非要把g_str的定义放在test1.h中的话,那么就把test2的代码中#include "test1.h"去掉 换成:

    1 #include "test1.h"
    2 void fun2()    { cout << g_str << endl;    }

        这个时候编译器就知道g_str是引自于外部的一个编译模块了,不会在本模块中再重复定义一个出来,

     但是我想说这样做非常糟糕,因为你由于无法在test2.cpp中使用#include "test1.h",

     那么test1.h中声明的其他函数你也无法使用了,除非也都用extern修饰,

     这样的话你光声明的函数就要一大串,而且头文件的作用就是要给外部提供接口使用的,

     所以 请记住, 

     只在头文件中做声明,真理总是这么简单。

    extern 和 static

     (1) extern 表明该变量在别的地方已经定义过了,在这里要使用那个变量.

     (2) static  表示静态的变量,分配内存的时候, 存储在静态区,不存储在栈上面.

        static 作用范围是内部连接的关系, 和extern有点相反。

     它和对象本身是分开存储的,extern也是分开存储的,

     但是extern可以被其他的对象用extern 引用,而static 不可以,只允许对象本身用它。

        具体差别

     首先,static与extern是一对“水火不容”的家伙,

     也就是说extern和static不能同时修饰一个变量

     其次,static修饰的全局变量声明与定义同时进行,

     也就是说当你在头文件中使用static声明了全局变量后,它也同时被定义了;

     最后,static修饰全局变量的作用域只能是本身的编译单元,

     也就是说它的“全局”只对本编译单元有效,其他编译单元则看不到它,如:

        (1) test1.h:
        #ifndef TEST1H
        #define TEST1H
        static char g_str[] = "123456"; 
        void fun1();
        #endif
    
        (2) test1.cpp:
        #include "test1.h"
        void fun1()  {   cout << g_str << endl;  }
    (
    3) test2.cpp #include "test1.h" void fun2() { cout << g_str << endl; }

        以上两个编译单元可以连接成功,

     当你打开test1.obj时,你可以在它里面找到字符串"123456",

     同时你也可以在test2.obj中找到它们,它们之所以可以连接成功而没有报重复定义的错误,

     是因为虽然它们有相同的内容,但是存储的物理地址并不一样,就像是两个不同变量赋了相同的值一样,而这两个变量分别作用于它们各自的编译单元。

     也许你比较较真,自己偷偷的跟踪调试上面的代码,结果你发现两个编译单元(test1,test2)的g_str的内存地址相同,

     于是你下结论static修饰的变量也可以作用于其他模块,但是我要告诉你,那是你的编译器在欺骗你,

     大多数编译器都对代码有优化功能,以达到生成的目标程序更节省内存,执行效率更高,

     当编译器在连接各个编译单元的时候,它会把相同内容的内存只拷贝一份,

     比如上面的"123456", 位于两个编译单元中的变量都是同样的内容,那么在连接的时候它在内存中就只会存在一份了,

     如果你把上面的代码改成下面的样子,你马上就可以拆穿编译器的谎言:

        (1) test1.cpp:
        #include "test1.h"
        void fun1()
        {
            g_str[0] = ''a'';
            cout << g_str << endl;
        }
    
        (2) test2.cpp
        #include "test1.h"
        void fun2()  {  cout << g_str << endl;  }
    
        (3) void main()     
        {
            fun1(); // a23456
            fun2(); // 123456
        }

        这个时候你再跟踪代码时,就会发现两个编译单元中的g_str地址并不相同,

     因为你在一处修改了它,所以编译器被强行的恢复内存的原貌,在内存中存在了两份拷贝给两个模块中的变量使用。

     正是因为static有以上的特性,所以一般定义static全局变量时,都把它放在原文件中而不是头文件

     这样就不会给其他模块造成不必要的信息污染,同样记住这个原则吧!

    extern 和const

       C++中const修饰的全局常量据有跟static相同的特性,即它们只能作用于本编译模块中,

     但是const可以与extern连用来声明该常量可以作用于其他编译模块中, 如 extern const char g_str[];

        然后在原文件中别忘了定义:     const char g_str[] = "123456"; 

        所以当const单独使用时它就与static相同,而当与extern一起合作的时候,它的特性就跟extern的一样了!

     所以对const我没有什么可以过多的描述,我只是想提醒你,

     const char* g_str = "123456" 与 const char g_str[] ="123465"是不同的,

     前面那个const 修饰的是char *而不是g_str,它的g_str并不是常量,它被看做是一个定义了的全局变量(可以被其他编译单元使用),

     所以如果你想让char*g_str遵守const的全局常量的规则,

     最好这么定义: const char* const g_str="123456".

    v、

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