C语言关键字extern

Posted 2023-02-17 康娜喵

一.前言

最近写一个代码，编译时老是出现：multiple definition，想到太恼火了，那就枚举一下可能出现的情况，再总结一下。

二.代码

编译环境：gcc version 9.4.0 (Ubuntu 9.4.0-1Ubuntu1~20.04)

• a.c

#include <stdio.h>
#include "a.h"
#include "b.h"

int add()

    printf("%d\\n", ++aim);    


int main()

    dec();
    add();
    dec();
    return 0;

• a.h

#ifndef _A_H
#define _A_H

int add();

#endif

• b.c

#include <stdio.h>
#include "b.h"

int dec()

    printf("%d\\n", --aim);    

• b.h

#ifndef _B_H
#define _B_H

int dec();

#endif

• makefile

TARGET:=./out
obj-y:=a.c b.c
OBJS=$(patsubst %.c, %.o, $(obj-y))
all:clean $(TARGET)
	@./out
$(TARGET):$(OBJS)
	@gcc -o $(TARGET) $(OBJS)
%.o:%.c
	@gcc $(CFLAGS) -c $<
clean:
	@rm -rf $(OBJS) $(TARGET)

三.排列组合

把int aim = 1 和 extern int aim放在不同的文件下有4×3=12种情况，那么我们一一试试：

a.c	a.h	b.c	b.h	结果
aim=1	extern	×	×	In function 'dec': 'aim' undeclared
aim=1	×	extern	×	输出0 1 0 可用√
aim=1	×	×	extern	输出0 1 0 可用√
extern	aim=1	×	×	In function 'dec': 'aim' undeclared
×	aim=1	extern	×	输出0 1 0 可用√
×	aim=1	×	extern	输出0 1 0 可用√
extern	×	aim=1	×	输出0 1 0 可用√
×	extern	aim=1	×	输出0 1 0 可用√
×	×	aim=1	extern	输出0 1 0 可用√
extern	×	×	aim=1	b.o:multiple definition of "aim"; a.o:fisrt defiined here
×	extern	×	aim=1	b.o:multiple definition of "aim"; a.o:fisrt defiined here
×	×	extern	aim=1	b.o:multiple definition of "aim"; a.o:fisrt defiined here

只定义aim=1

a.c	a.h	b.c	b.h	结果
aim=1	×	×	×	In function 'dec': 'aim' undeclared
×	aim=1	×	×	In function 'dec': 'aim' undeclared
×	×	aim=1	×	b.o:multiple definition of "aim"; a.o:fisrt defiined here
×	×	×	aim=1	b.o:multiple definition of "aim"; a.o:fisrt defiined here

在.h声明int aim，在.c实例化int aim = 1

a.c	a.h	b.c	b.h	结果
aim=1	aim;	×	×	In function 'dec': 'aim' undeclared
aim=1	×	aim=1	×	b.o:multiple definition of "aim"; a.o:fisrt defiined here
aim=1	×	×	aim;	输出0 1 0 可用√
×	aim;	aim=1	×	输出0 1 0可用√
×	aim;	×	aim;	输出-1 0 -1 也可用

理想的标准化写法：

a.c	a.h	b.c	b.h	结果
aim=1	aim;	×	aim;	输出0 1 0可用√
aim=1	aim;	×	extern aim;	输出0 1 0可用√
×	aim;	aim=1	aim;	输出0 1 0可用√
×	extern aim;	aim=1	aim;	输出0 1 0可用√

再来个特殊的：

a.c	a.h	b.c	b.h	结果
×	int aim;	static int aim=1	×	0 1 -1(这里的aim就是两个变量了哦static的全局作用)
×	int aim;	×	static int aim=1	static declaration of 'aim' follows non-static declaration
×	static int aim;	×	static int aim=1	0 2 -1
static int aim;	×	×	static int aim=1	0 2 -1

四.恶心人的情况

考虑到工程里面经常会出现头文件互相引用的情况，那么将b.c的代码增加一行#include "a.h"，现在他们两个互相引用了。那么重复刚才的那些实验：

a.c	a.h	b.c	b.h	结果
aim=1	extern	×	×	输出0 1 0 可用√
aim=1	×	extern	×	输出0 1 0 可用√
aim=1	×	×	extern	输出0 1 0 可用√
extern	aim=1	×	×	b.o:multiple definition of "aim"; a.o:fisrt defiined here
×	aim=1	extern	×	b.o:multiple definition of "aim"; a.o:fisrt defiined here
×	aim=1	×	extern	b.o:multiple definition of "aim"; a.o:fisrt defiined here
extern	×	aim=1	×	输出0 1 0 可用√
×	extern	aim=1	×	输出0 1 0 可用√
×	×	aim=1	extern	输出0 1 0 可用√
extern	×	×	aim=1	b.o:multiple definition of "aim"; a.o:fisrt defiined here
×	extern	×	aim=1	b.o:multiple definition of "aim"; a.o:fisrt defiined here
×	×	extern	aim=1	b.o:multiple definition of "aim"; a.o:fisrt defiined here

只定义aim=1

a.c	a.h	b.c	b.h	结果
aim=1	×	×	×	In function 'dec': 'aim' undeclared
×	aim=1	×	×	b.o:multiple definition of "aim"; a.o:fisrt defiined here
×	×	aim=1	×	In function 'add': 'aim' undeclared
×	×	×	aim=1	b.o:multiple definition of "aim"; a.o:fisrt defiined here

在.h声明int aim，在.c实例化int aim = 1

a.c	a.h	b.c	b.h	结果
aim=1	aim;	×	×	输出0 1 0 可用√
aim=1	×	aim=1	×	b.o:multiple definition of "aim"; a.o:fisrt defiined here
aim=1	×	×	aim;	输出0 1 0 可用√
×	aim;	aim=1	×	输出0 1 0可用√
×	aim;	×	aim;	输出-1 0 -1 也可用

理想的标准化写法：

a.c	a.h	b.c	b.h	结果
aim=1	aim;	×	aim;	输出0 1 0可用√
aim=1	aim;	×	extern aim;	输出0 1 0可用√
×	aim;	aim=1	aim;	输出0 1 0可用√
×	extern aim;	aim=1	aim;	输出0 1 0可用√

五.分析与用法

表格不是所有的情况，但至少可以大致的理解到.c文件和.h文件的作用域。
作为最方便的使用方法：

• 某个变量需要在其他文件里使用时，直接在其他文件的.h用extern声明就好（当然在.c也可以）。
• .h不要用来实例化，单纯的声明即可。
• 同一个变量，当它.h声明后，这个变量的作用域就在该.c和.h范围内有效，如果被其他文件的.h嵌套后，这个变量的作用域就从该文件范围拓展到该文件和其他文件。如果在两个文件下有实例化，那么也就等于在同一个作用域有两个实例化，但是这个作用域没有先后顺序的，所以就存在了“同时”给一个变量赋两个值的情况，故会提醒multiple definition

注：

• 实例化，是指 int aim = 2;。赋值是aim = 2; 两者有很大不同，需要区分开。

六.总结

声明可以拓展作用域，所以可以存在多个，实例化只能有一次。