實例詳解C/C++中extern關(guān)鍵字
1 基本解釋:extern可以置于變量或者函數(shù)前,以標示變量或者函數(shù)的定義在別的文件中,提示編譯器遇到此變量和函數(shù)時在其他模塊中尋找其定義。此外extern也可用來進行鏈接指定。
也就是說extern有兩個作用,第一個,當它與"C"一起連用時,如: extern "C" void fun(int a, int b);則告訴編譯器在編譯fun這個函數(shù)名時按著C的規(guī)則去翻譯相應(yīng)的函數(shù)名而不是C++的,C++的規(guī)則在翻譯這個函數(shù)名時會把fun這個名字變得面目全非,可能是fun@aBc_int_int#%$也可能是別的,這要看編譯器的"脾氣"了(不同的編譯器采用的方法不一樣),為什么這么做呢,因為C++支持函數(shù)的重載啊,在這里不去過多的論述這個問題,如果你有興趣可以去網(wǎng)上搜索,相信你可以得到滿意的解釋!
第二,當extern不與"C"在一起修飾變量或函數(shù)時,如在頭文件中: extern int g_Int; 它的作用就是聲明函數(shù)或全局變量的作用范圍的關(guān)鍵字,其聲明的函數(shù)和變量可以在本模塊活其他模塊中使用,記住它是一個聲明不是定義!也就是說B模塊(編譯單元)要是引用模塊(編譯單元)A中定義的全局變量或函數(shù)時,它只要包含A模塊的頭文件即可,在編譯階段,模塊B雖然找不到該函數(shù)或變量,但它不會報錯,它會在連接時從模塊A生成的目標代碼中找到此函數(shù)。
2 問題:extern 變量
在一個源文件里定義了一個數(shù)組:char a[6];
在另外一個文件里用下列語句進行了聲明:extern char *a;
請問,這樣可以嗎?
答案與分析:
1)、不可以,程序運行時會告訴你非法訪問。原因在于,指向類型T的指針并不等價于類型T的數(shù)組。extern char *a聲明的是一個指針變量而不是字符數(shù)組,因此與實際的定義不同,從而造成運行時非法訪問。應(yīng)該將聲明改為extern char a[ ]。
2)、例子分析如下,如果a[] = "abcd",則外部變量a=0x61626364 (abcd的ASCII碼值),*a顯然沒有意義
顯然a指向的空間(0x61626364)沒有意義,易出現(xiàn)非法內(nèi)存訪問。
3)、這提示我們,在使用extern時候要嚴格對應(yīng)聲明時的格式,在實際編程中,這樣的錯誤屢見不鮮。
4)、extern用在變量聲明中常常有這樣一個作用,你在*.c文件中聲明了一個全局的變量,這個全局的變量如果要被引用,就放在*.h中并用extern來聲明。
3 問題:當方面修改extern 函數(shù)原型
當函數(shù)提供方單方面修改函數(shù)原型時,如果使用方不知情繼續(xù)沿用原來的extern申明,這樣編譯時編譯器不會報錯。但是在運行過程中,因為少了或者多了輸入?yún)?shù),往往會照成系統(tǒng)錯誤,這種情況應(yīng)該如何解決?
答案與分析:
目前業(yè)界針對這種情況的處理沒有一個很完美的方案,通常的做法是提供方在自己的xxx_pub.h中提供對外部接口的聲明,然后調(diào)用方include該頭文件,從而省去extern這一步。以避免這種錯誤。
寶劍有雙鋒,對extern的應(yīng)用,不同的場合應(yīng)該選擇不同的做法。
4 問題:extern “C”
在C++環(huán)境下使用C函數(shù)的時候,常常會出現(xiàn)編譯器無法找到obj模塊中的C函數(shù)定義,從而導(dǎo)致鏈接失敗的情況,應(yīng)該如何
解決這種情況呢?
答案與分析:
C++語言在編譯的時候為了解決函數(shù)的多態(tài)問題,會將函數(shù)名和參數(shù)聯(lián)合起來生成一個中間的函數(shù)名稱,而C語言則不會,因此會造成鏈接時找不到對應(yīng)函數(shù)的情況,此時C函數(shù)就需要用extern “C”進行鏈接指定,這告訴編譯器,請保持我的名稱,不要給我生成用于鏈接的中間函數(shù)名。
下面是一個標準的寫法:
//在.h文件的頭上 #ifdef __cplusplus #if __cplusplus extern "C"{ #endif #endif /* __cplusplus */ … … //.h文件結(jié)束的地方 #ifdef __cplusplus #if __cplusplus } #endif #endif /* __cplusplus */
5 問題:extern 函數(shù)聲明
常常見extern放在函數(shù)的前面成為函數(shù)聲明的一部分,那么,C語言的關(guān)鍵字extern在函數(shù)的聲明中起什么作用?
答案與分析:
如果函數(shù)的聲明中帶有關(guān)鍵字extern,僅僅是暗示這個函數(shù)可能在別的源文件里定義,沒有其它作用。即下述兩個函數(shù)聲明沒有明顯的區(qū)別:
extern int f(); 和int f();
當然,這樣的用處還是有的,就是在程序中取代include “*.h”來聲明函數(shù),在一些復(fù)雜的項目中,我比較習(xí)慣在所有的函數(shù)聲明前添加extern修飾。關(guān)于這樣做的原因和利弊可見下面的這個例子:“用extern修飾的全局變量”
(1) 在test1.h中有下列聲明:
#ifndef TEST1H #define TEST1H extern char g_str[]; // 聲明全局變量g_str void fun1(); #endif
(2) 在test1.cpp中
#include "test1.h" char g_str[] = "123456"; // 定義全局變量g_str void fun1() { cout << g_str << endl; }
(3) 以上是test1模塊, 它的編譯和連接都可以通過,如果我們還有test2模塊也想使用g_str,只需要在原文件中引用就可以了
#include "test1.h" void fun2() { cout << g_str << endl; }
以上test1和test2可以同時編譯連接通過,如果你感興趣的話可以用ultraEdit打開test1.obj,你可以在里面找到"123456"這個字符串,但是你卻不能在test2.obj里面找到,這是因為g_str是整個工程的全局變量,在內(nèi)存中只存在一份,test2.obj這個編譯單元不需要再有一份了,不然會在連接時報告重復(fù)定義這個錯誤!
(4) 有些人喜歡把全局變量的聲明和定義放在一起,這樣可以防止忘記了定義,如把上面test1.h改為
extern char g_str[] = "123456"; // 這個時候相當于沒有extern
然后把test1.cpp中的g_str的定義去掉,這個時候再編譯連接test1和test2兩個模塊時,會報連接錯誤,這是因為你把全局變量g_str的定義放在了頭文件之后,test1.cpp這個模塊包含了test1.h所以定義了一次g_str,而test2.cpp也包含了test1.h所以再一次定義了g_str,這個時候連接器在連接test1和test2時發(fā)現(xiàn)兩個g_str。如果你非要把g_str的定義放在test1.h中的話,那么就把
test2的代碼中#include "test1.h"去掉 換成:
extern char g_str[]; void fun2() { cout << g_str << endl; }
這個時候編譯器就知道g_str是引自于外部的一個編譯模塊了,不會在本模塊中再重復(fù)定義一個出來,但是我想說這樣做非常糟糕,因為你由于無法在test2.cpp中使用#include "test1.h",那么test1.h中聲明的其他函數(shù)你也無法使用了,除非也用都用extern修飾,這樣的話你光聲明的函數(shù)就要一大串,而且頭文件的作用就是要給外部提供接口使用的,所以 請記住, 只在頭文件中做聲明,真理總是這么簡單。
6. extern 和 static
(1) extern 表明該變量在別的地方已經(jīng)定義過了,在這里要使用那個變量.
(2) static 表示靜態(tài)的變量,分配內(nèi)存的時候, 存儲在靜態(tài)區(qū),不存儲在棧上面.
static 作用范圍是內(nèi)部連接的關(guān)系, 和extern有點相反.它和對象本身是分開存儲的,extern也是分開存儲的,但是extern可以被其他的對象用extern 引用,而static 不可以,只允許對象本身用它. 具體差別首先,static與extern是一對“水火不容”的家伙,也就是說extern和static不能同時修飾一個變量;其次,static修飾的全局變量聲明與定義同時進行,也就是說當你在頭文件中使用static聲明了全局變量后,它也同時被定義了;最后,static修飾全局變量的作用域只能是本身的編譯單元,也就是說它的“全局”只
對本編譯單元有效,其他編譯單元則看不到它,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; }
以上兩個編譯單元可以連接成功, 當你打開test1.obj時,你可以在它里面找到字符串"123456",同時你也可以在test2.obj中找到它們,它們之所以可以連接成功而沒有報重復(fù)定義的錯誤是因為雖然它們有相同的內(nèi)容,但是存儲的物理地址并不一樣,就像是兩個不同變量賦了相同的值一樣,而這兩個變量分別作用于它們各自的編譯單元。 也許你比較較真,自己偷偷的跟蹤調(diào)試上面的代碼,結(jié)果你發(fā)現(xiàn)兩個編譯單元(test1,test2)的g_str的內(nèi)存地址相同,于是你下結(jié)論static修飾的變量也可以作用于其他模塊,但是我要告訴你,那是你的編譯器在欺騙你,大多數(shù)編譯器都對代碼都有優(yōu)化功能,以達到生成的目標程序更節(jié)省內(nèi)存,執(zhí)行效率更高,當編譯器在連接各個編譯單元的時候,它會把相同內(nèi)容的內(nèi)存只拷貝一份,比如上面的"123456", 位于兩個編譯單元中的變量都是同樣的內(nèi)容,那么在連接的時候它在內(nèi)存中就只會存在一份了,如果你把上面的代碼改成下面的樣子,你馬上就可以拆穿編譯器的謊言:
(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 }
這個時候你在跟蹤代碼時,就會發(fā)現(xiàn)兩個編譯單元中的g_str地址并不相同,因為你在一處修改了它,所以編譯器被強行的恢復(fù)內(nèi)存的原貌,在內(nèi)存中存在了兩份拷貝給兩個模塊中的變量使用。正是因為static有以上的特性,所以一般定義static全局變量時,都把它放在原文件中而不是頭文件,這樣就不會給其他模塊造成不必要的信息污染,同樣記住這個原則吧!
7. extern 和const
C++中const修飾的全局常量據(jù)有跟static相同的特性,即它們只能作用于本編譯模塊中,但是const可以與extern連用來聲明該常量可以作用于其他編譯模塊中, 如extern const char g_str[];
然后在原文件中別忘了定義: const char g_str[] = "123456";
所以當const單獨使用時它就與static相同,而當與extern一起合作的時候,它的特性就跟extern的一樣了!所以對const我沒有什么可以過多的描述,我只是想提醒你,const char* g_str = "123456" 與 const char g_str[] ="123465"是不同的, 前面那個const 修飾的是char *而不是g_str,它的g_str并不是常量,它被看做是一個定義了的全局變量(可以被其他編譯單元使用), 所以如果你像讓char*g_str遵守const的全局常量的規(guī)則,最好這么定義const char* const g_str="123456".
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