在讨論全局變量之前我們先要明白幾個基本的概念:
1. 編譯單元(子產品):
在IDE開發工具大行其道的今天,對于編譯的一些概念很多人已經不再清楚了,很多程式員最怕的就是處理連接配接錯誤(LINK ERROR), 因為它不像編譯錯誤那樣可以給出你程式錯誤的具體位置,你常常對這種錯誤感到懊惱,但是如果你經常使用gcc,makefile等工具在linux或者嵌 入式下做開發工作的話,那麼你可能非常的了解編譯與連接配接的差別!當在VC這樣的開發工具上編寫完代碼,點選編譯按鈕準備生成exe檔案時,VC其實做了兩 步工作,第一步,将每個.cpp(.c)和相應.h檔案編譯成obj檔案;第二步,将工程中所有的obj檔案進行LINK生成最終的.exe檔案,那麼錯 誤就有可能在兩個地方産生,一個是編譯時的錯誤,這個主要是文法錯誤,另一個是連接配接錯誤,主要是重複定義變量等。我們所說的編譯單元就是指在編譯階段生成 的每個obj檔案,一個obj檔案就是一個編譯單元,也就是說一個cpp(.c)和它相應的.h檔案共同組成了一個編譯單元,一個工程由很多個編譯單元組 成,每個obj檔案裡包含了變量存儲的相對位址等 。
2. 聲明與定義的差別
函數或變量在聲明時,并沒有給它實際的實體記憶體空間,它有時候可以保證你的程式編譯通過, 但是當函數或變量定義的時候,它就在記憶體中有了實際的實體空間,如果你在編譯子產品中引用的外部變量沒有在整個工程中任何一個地方定義的話, 那麼即使它在編譯時可以通過,在連接配接時也會報錯,因為程式在記憶體中找不到這個變量!你也可以這樣了解, 對同一個變量或函數的聲明可以有多次,而定義隻能有一次!
3. extern的作用
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這個函數名時按着C的規則去翻譯相應的函數名而不是C++的, C++的規則在翻譯這個函數名時會把fun這個名字變得面目全非,可能是[email protected]_int_int#%$也可能是别的,這要看編譯器的"脾氣"了 (不同的編譯器采用的方法不一樣),為什麼這麼做呢,因為C++支援函數的重載啊,在這裡不去過多的論述這個問題,如果你有興趣可以去網上搜尋,相信你可 以得到滿意的解釋!
當extern不與"C"在一起修飾變量或函數時,如在頭檔案中: extern int g_Int; 它的作用就是聲明函數或全局變量的作用範圍的關鍵字,其聲明的函數和變量可以在本子產品活其他子產品中使用,記住它是一個聲明不是定義!也就是說B子產品(編譯 單元)要是引用子產品(編譯單元)A中定義的全局變量或函數時,它隻要包含A子產品的頭檔案即可, 在編譯階段,子產品B雖然找不到該函數或變量,但它不會報錯,它會在連接配接時從子產品A生成的目标代碼中找到此函數。
如果你對以上幾個概念已經非常明白的話,那麼讓我們一起來看以下幾種全局變量/常量的使用差別:
1. 用extern修飾的全局變量
以上已經說了extern的作用,下面我們來舉個例子,如:
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
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;
}
以上是test1子產品, 它的編譯和連接配接都可以通過,如果我們還有test2子產品也想使用g_str,隻需要在原檔案中引用就可以了
#include "test1.h"
void fun2()
{
cout << g_str << endl;
}
以上test1和test2可以同時編譯連接配接通過,如果你感興趣的話可以用ultraEdit打開test1.obj,你可以在裡面着"123456"這 個字元串,但是你卻不能在test2.obj裡面找到,這是因為g_str是整個工程的全局變量,在記憶體中隻存在一份, test2.obj這個編譯單元不需要再有一份了,不然會在連接配接時報告重複定義這個錯誤!
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
然後把test1.cpp中的g_str的定義去掉,這個時候再編譯連接配接test1和test2兩個子產品時,會報連接配接錯誤,這是因為你把全局變量 g_str的定義放在了頭檔案之後,test1.cpp這個子產品包含了test1.h是以定義了一次g_str,而 test2.cpp也包含了test1.h是以再一次定義了g_str, 這個時候連接配接器在連接配接test1和test2時發現兩個g_str。如果你非要把g_str的定義放在test1.h中的話,那麼就把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子產品了,不會在本子產品中再重複定義一個出來,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", 那麼test1.h中聲明的其他函數你也無法使用了,除非也用都用extern修飾,這樣的話你光聲明的函數就要一大串,而且頭檔案的作用就是要給外部提 供接口使用的,是以 請記住, 隻在頭檔案中做聲明,真理總是這麼簡單。
2. 用static修飾的全局變量
首先,我要告訴你static與extern是一對“水火不容”的家夥,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,也就是說當你在頭檔案中使用static聲明了全局變量後,它也同時被定義了;最後,static修飾全局變量的作用域 隻能是本身的編譯單元,也就是說它的“全局”隻對本編譯單元有效,其他編譯單元則看不到它,如:
test1.h:
#ifndef TEST1H
#define TEST1H
static char g_str[] = "123456";
void fun1();
#endif
test1.cpp:
#include "test1.h"
void fun1()
{
cout << g_str << endl;
}
test2.cpp
#include "test1.h"
void fun2()
{
cout << g_str << endl;
}
以上兩個編譯單元可以連接配接成功, 當你打開test1.obj時,你可以在它裡面找到字元串"123456", 同時你也可以在test2.obj中找到它們,它們之是以可以連接配接成功而沒有報重複定義的錯誤是因為雖然它們有相同的内容,但是存儲的實體位址并不一樣, 就像是兩個不同變量賦了相同的值一樣,而這兩個變量分别作用于它們各自的編譯單元。
也許你比較較真,自己偷偷的跟蹤調試上面的代碼,結果你發現兩個編譯單元(test1, test2)的g_str的記憶體位址相同,于是你下結論static修飾的變量也可以作用于其他子產品,但是我要告訴你,那是你的編譯器在欺騙你,大多數編 譯器都對代碼都有優化功能,以達到生成的目标程式更節省記憶體,執行效率更高,當編譯器在連接配接各個編譯單元的時候,它會把相同内容的記憶體隻拷貝一份,比如上 面的"123456", 位于兩個編譯單元中的變量都是同樣的内容,那麼在連接配接的時候它在記憶體中就隻會存在一份了, 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:
test1.cpp:
#include "test1.h"
void fun1()
{
g_str[0] = 'a';
cout << g_str << endl;
}
test2.cpp
#include "test1.h"
void fun2()
{
cout << g_str << endl;
}
void main()
{
fun1(); // a23456
fun2(); // 123456
}
這個時候你在跟蹤代碼時,就會發現兩個編譯單元中的g_str位址并不相同,因為你在一處修改了它,是以編譯器被強行的恢複記憶體的原貌,在記憶體中存在了兩份拷貝給兩個子產品中的變量使用。
正是因為static有以上的特性,是以一般定義static全局變量時,都把它放在原檔案中而不是頭檔案,這樣就不會給其他子產品造成不必要的資訊污染,同樣記住這個原則吧!
3 const修飾的全局常量
const修飾的全局常量用途很廣,比如軟體中的錯誤資訊字元串都是用全局常量來定義的。const修飾的全局常量據有跟static相同的特性,即它們隻能作用于本編譯子產品中,但是const可以與extern連用來聲明該常量可以作用于其他編譯子產品中, 如
extern const char g_str[];
然後在原檔案中别忘了定義:
const char g_str[] = "123456";
是以當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!是以對const我沒有什麼 可以過多的描述,我隻是想提醒你,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), 是以如果你像讓char *g_str遵守const的全局常量的規則,最好這麼定義const char* const g_str="123456".