c/c++:extern,extern "C"

原文摘自：http://www.cnblogs.com/Azhu/articles/2454483.html

編輯本段extern 變量

　　在一個源檔案裡定義了一個 數組：char a[6];   　　在另外一個檔案裡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，程式運作時會告訴你非法通路。原因在于，指向類型T的 指針并不等價于類型T的數組。extern char *a聲明的是一個指針變量而不是字元數組，是以與實際的定義不同，進而造成運作時非法通路。應該将聲明改為extern char a[ ]。   　　2)、例子分析如下，如果a[] = "abcd",則外部變量a=0x12345678 (數組的起始位址)，而*a是重新定義了一個指針變量a的位址可能是0x87654321,直接使用*a是錯誤的.   　　3)、這提示我們，在使用extern時候要嚴格對應聲明時的格式，在實際程式設計中，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檔案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。  

編輯本段編譯、連結

1、 聲明外部變量

　　現代編譯器一般采用按檔案編譯的方式，是以在編譯時，各個檔案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檔案内部。下面舉一個簡單的例子。建立一個工程，裡面含有A.cpp和B.cpp兩個簡單的C++源檔案：   　　//A.cpp   　　int i;   　　void main()   　　{   　　}   　　//B.cpp   　　int i;   　　這兩個檔案極為簡單，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分别編譯，都可以正常通過編譯，但是進行連結的時候，卻出現了錯誤，錯誤提示如下：   　　Linking...   　　B.obj : error LNK2005: "int i" ([email protected]@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，各個檔案中定義的全局變量互相是透明的，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。   　　但是到了連結階段，要将各個檔案的内容“合為一體”，是以，如果某些檔案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。   　　是以，各個檔案中定義的全局變量名不可相同。   　　在連結階段，各個檔案的内容（實際是編譯産生的obj檔案）是被合并到一起的，因而，定義于某檔案内的全局變量，在連結完成後，它的可見範圍被擴大到了整個程式。   　　這樣一來，按道理說，一個檔案中定義的全局變量，可以在整個程式的任何地方被使用，舉例說，如果A檔案中定義了某全局變量，那麼B檔案中應可以使用該變量。修改我們的程式，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：檔案中定義的全局變量的可見性擴充到整個程式是在連結完成之後，而在編譯階段，他們的可見性仍局限于各自的檔案。   　　編譯器的目光不夠長遠，編譯器沒有能夠意識到，某個變量符号雖然不是本檔案定義的，但是它可能是在其它的檔案中定義的。   　　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：“你現在編譯的檔案中，有一個辨別符雖然沒有在本檔案中定義，但是它是在别的檔案中定義的全局變量，你要放行！”   　　我們為上面的錯誤程式加上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，連結。  

編輯本段函數

　　extern  函數1   　　常見extern放在函數的前面成為函數聲明的一部分，那麼， C語言的 關鍵字extern在函數的聲明中起什麼作用？   　　答案與分析：   　　如果函數的聲明中帶有關鍵字extern，僅僅是暗示這個函數可能在别的源檔案裡定義，沒有其它作用。即下述兩個函數聲明沒有明顯的差別：   　　extern int f(); 和int f();   　　當然，這樣的用處還是有的，就是在程式中取代include “*.h”來聲明函數，在一些複雜的項目中，我比較習慣在所有的函數聲明前添加extern修飾。   　　extern 函數2   　　當函數提供方單方面修改函數原型時，如果使用方不知情繼續沿用原來的extern申明，這樣編譯時編譯器不會報錯。但是在運作過程中，因為少了或者多了輸入參數，往往會造成系統錯誤，這種情況應該如何解決？   　　答案與分析：   　　目前業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，然後調用包涵該檔案的頭檔案，進而省去extern這一步。以避免這種錯誤。   　　寶劍有雙鋒，對extern的應用，不同的場合應該選擇不同的做法。   　　extern “C”   　　在 C++環境下使用C函數的時候，常常會出現編譯器無法找到obj子產品中的C函數定義，進而導緻連結失敗的情況，應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的多态問題，會将函數名和參數聯合起來生成一個中間的函數名稱，而C語言則不會，是以會造成連結時找不到對應函數的情況，此時C函數就需要用extern “C”進行連結指定，這告訴編譯器，請保持我的名稱，不要給我生成用于連結的中間函數名。   　　下面是一個标準的寫法：   　　//在.h檔案的頭上   　　#ifdef __cplusplus   　　#if __cplusplus   　　extern "C"{   　　#endif   　　#endif   　　…   　　…   　　//.h檔案結束的地方   　　#ifdef __cplusplus   　　#if __cplusplus   　　}   　　#endif   　　#endif   　　C++中extern c的深層探索   　　C++語言的建立初衷是“a better C”，但是這并不意味着C++中類似C語言的全局變量和函數所采用的編譯和連接配接方式與C語言完全相同。作為一種欲與C相容的語言，C++保留了一部分過程式語言的特點（被世人稱為“不徹底地面向對象”），因而它可以定義不屬于任何類的全局變量和函數。但是，C++畢竟是一種面向對象的程式設計語言，為了支援函數的重載，C++對全局函數的處理方式與C有明顯的不同。   　　2.從标準頭檔案說起   　　某企業曾經給出如下的一道面試題：   　　面試題   　　為什麼标準頭檔案都有類似以下的結構？   　　#ifndef __INCvxWorksh   　　#define __INCvxWorksh   　　#ifdef __cplusplus   　　extern "C" {   　　#endif   　　   　　#ifdef __cplusplus   　　}   　　#endif   　　#endif   　　分析   　　顯然，頭檔案中的編譯宏“#ifndef __INCvxWorksh、#define __INCvxWorksh、#endif” 的作用是防止該頭檔案被重複引用。   　　那麼   　　#ifdef __cplusplus   　　extern "C" {   　　#endif   　　#ifdef __cplusplus   　　}   　　#endif   　　的作用又是什麼呢？我們将在下文一一道來。   　　3.深層揭密extern "C"   　　extern "C" 包含雙重含義，從字面上即可得到：首先，被它修飾的目标是“extern”的；其次，被它修飾的目标是“C”的。讓我們來詳細解讀這兩重含義。   　　被extern "C"限定的函數或變量是extern類型的；   　　extern是C/C++語言中表明函數和全局變量作用範圍（可見性）的關鍵字，該關鍵字告訴編譯器，其聲明的函數和變量可以在本子產品或其它子產品中使用。記住，下列語句：   　　extern int a;   　　僅僅是一個變量的聲明，其并不是在定義變量a，并未為a配置設定記憶體空間。變量a在所有子產品中作為一種全局變量隻能被定義一次，否則會出現連接配接錯誤。   　　引用一個定義在其它子產品的全局變量或函數（如，全局函數或變量定義在A子產品，B欲引用）有兩種方法，一、B子產品中include子產品A的頭檔案。二、子產品B中對欲引用的子產品A的變量或函數重新聲明一遍，并前加extern關鍵字。   　　通常，在子產品的頭檔案中對本子產品提供給其它子產品引用的函數和全局變量以關鍵字extern聲明。例如，如果子產品B欲引用該子產品A中定義的全局變量和函數時隻需包含子產品A的頭檔案即可。這樣，子產品B中調用子產品A中的函數時，在編譯階段，子產品B雖然找不到該函數，但是并不會報錯；它會在連接配接階段中從子產品A編譯生成的目标代碼中找到此函數。   　　與extern對應的關鍵字是static，被它修飾的全局變量和函數隻能在本子產品中使用。是以，一個函數或變量隻可能被本子產品使用時，其不可能被extern “C”修飾。   　　被extern "C"修飾的變量和函數是按照C語言方式編譯和連接配接的；   　　未加extern “C”聲明時的編譯方式   　　首先看看C++中對類似C的函數是怎樣編譯的。   　　作為一種面向對象的語言，C++支援函數重載，而過程式語言C則不支援。函數被C++編譯後在符号庫中的名字與C語言的不同。例如，假設某個函數的原型為：   　　void foo( int x, int y );   　　該函數被C編譯器編譯後在符号庫中的名字為_foo，而C++編譯器則會産生像_foo_int_int之類的名字（不同的編譯器可能生成的名字不同，但是都采用了相同的機制，生成的新名字稱為“mangled name”）。   　　_foo_int_int這樣的名字包含了函數名、函數參數數量及類型資訊，C++就是靠這種機制來實作函數重載的。例如，在C++中，函數void foo( int x, int y )與void foo( int x, float y )編譯生成的符号是不相同的，後者為_foo_int_float。   　　同樣地，C++中的變量除支援局部變量外，還支援類成員變量和全局變量。使用者所編寫程式的類成員變量可能與全局變量同名，我們以"."來區分。而本質上，編譯器在進行編譯時，與函數的處理相似，也為類中的變量取了一個獨一無二的名字，這個名字與使用者程式中同名的全局變量名字不同。   　　未加extern "C"聲明時的連接配接方式   　　假設在C++中，子產品A的頭檔案如下：   　　// 子產品A頭檔案　moduleA.h   　　#ifndef MODULE_A_H   　　#define MODULE_A_H   　　int foo( int x, int y );   　　#endif   　　在子產品B中引用該函數：   　　// 子產品B實作檔案　moduleB.cpp   　　#include "moduleA.h"   　　foo(2,3);   　　實際上，在連接配接階段，連接配接器會從子產品A生成的目标檔案moduleA.obj中尋找_foo_int_int這樣的符号！   　　加extern "C"聲明後的編譯和連接配接方式   　　加extern "C"聲明後，子產品A的頭檔案變為：   　　// 子產品A頭檔案　moduleA.h   　　#ifndef MODULE_A_H   　　#define MODULE_A_H   　　extern "C" int foo( int x, int y );   　　#endif   　　在子產品B的實作檔案中仍然調用foo( 2,3 )，其結果是：   　　（1）子產品A編譯生成foo的目标代碼時，沒有對其名字進行特殊處理，采用了C語言的方式；   　　（2）連接配接器在為子產品B的目标代碼尋找foo(2,3)調用時，尋找的是未經修改的符号名_foo。   　　如果在子產品A中函數聲明了foo為extern "C"類型，而子產品B中包含的是extern int foo( int x, int y ) ，則子產品B找不到子產品A中的函數；反之亦然。   　　是以，可以用一句話概括extern “C”這個聲明的真實目的（任何語言中的任何文法特性的誕生都不是随意而為的，來源于真實世界的需求驅動。我們在思考問題時，不能隻停留在這個語言是怎麼做的，還要問一問它為什麼要這麼做，動機是什麼，這樣我們可以更深入地了解許多問題）：   　　實作C++與C及其它語言的混合程式設計。   　　明白了C++中extern "C"的設立動機，我們下面來具體分析extern "C"通常的使用技巧。   　　4.extern "C"的慣用法   　　（1）在C++中引用C語言中的函數和變量，在包含C語言頭檔案（假設為cExample.h）時，需進行下列處理：   　　extern "C"   　　{   　　#include "cExample.h"   　　}   　　而在C語言的頭檔案中，對其外部函數隻能指定為extern類型，C語言中不支援extern "C"聲明，在.c檔案中包含了extern "C"時會出現編譯文法錯誤。   　　筆者編寫的C++引用C函數例子工程中包含的三個檔案的源代碼如下：   　　   　　#ifndef C_EXAMPLE_H   　　#define C_EXAMPLE_H   　　extern int add(int x,int y);   　　#endif   　　   　　#include "cExample.h"   　　int add( int x, int y )   　　{   　　return x + y;   　　}   　　// c++實作檔案，調用add：cppFile.cpp   　　extern "C"   　　{   　　#include "cExample.h"   　　}   　　int main(int argc, char* argv[])   　　{   　　add(2,3);   　　return 0;   　　}   　　如果C++調用一個C語言編寫的.DLL時，當包括.DLL的頭檔案或聲明接口函數時，應加extern "C" {　}。   　　（2）在C中引用C++語言中的函數和變量時，C++的頭檔案需添加extern "C"，但是在C語言中不能直接引用聲明了extern "C"的該頭檔案，應該僅将C檔案中将C++中定義的extern "C"函數聲明為extern類型。   　　筆者編寫的C引用C++函數例子工程中包含的三個檔案的源代碼如下：   　　//C++頭檔案 cppExample.h   　　#ifndef CPP_EXAMPLE_H   　　#define CPP_EXAMPLE_H   　　extern "C" int add( int x, int y );   　　#endif   　　//C++實作檔案 cppExample.cpp   　　#include "cppExample.h"   　　int add( int x, int y )   　　{   　　return x + y;   　　}   　　   　　extern int add( int x, int y );   　　int main( int argc, char* argv[] )   　　{   　　add( 2, 3 );   　　return 0;   　　}