如何为 extern 的新声明解决多个先前声明？

Posted 2023-02-21

【中文标题】如何为 extern 的新声明解决多个先前声明？

【英文标题】：How are multiple prior declarations resolved for a new declaration with extern?

【发布时间】：2019-03-23 09:46:09

【问题描述】：

第三个x应该指什么：

#include <stdio.h>

static char x = '1';

int main(void)

    char x = '2';
    
        extern char x;
        printf("%c\n", x);
    

这发生在this answer，并且：

在Apple LLVM 9.1.0 clang-902-0.39.2 中，extern char x 的x 指的是第一个x，并且打印了“1”。 GCC 8.2 does not accept this source text.，抱怨：“错误：以前声明的变量 'static' 重新声明了 'extern'”。

C 2018 6.2.2 4 说：

对于使用存储类说明符extern声明的标识符，在该标识符的先前声明可见的范围内，如果先前声明指定内部或外部链接，则标识符的链接在后面的声明中与前面声明中指定的链接相同。如果前面的声明不可见，或者前面的声明没有指定链接，则标识符具有外部链接。

由于x 有两个先前声明，以下每个“if”子句的条件都为真，第一个用于第一个先前声明，第二个用于第二个先前声明：

…如果前面的声明指定了内部或外部链接，则后面声明的标识符的链接与前面声明的链接相同。 …如果前面的声明没有指定链接，则标识符有外部链接。

Clang 在这里的行为与使用第一个子句一致，因此第三个x 具有内部链接，并与第一个x 引用相同的对象。 GCC在这里的行为与使用第二个子句一致，因此第三个x具有外部链接，并与第一个x冲突，后者具有内部链接。

C 标准是否为我们提供了一种解决问题的方法？

【问题讨论】：

有趣的是，clang V8 抱怨 char x = '2'; 没有被使用（所以它显然使用了静态变量。（使用 C++ 和 g++ V9 编译器会抱怨两个变量都未被使用和链接器抛出 undefined reference to 'x' 错误 :D)

我认为您没有引用的 C11 注释 31 可能是相关的。 For an identifier declared with the storage-class specifier extern in a scope in which a prior declaration of that identifier is visible,31) 其中注释 31 说 31) As specified in 6.2.1, the later declaration might hide the prior declaration. 这是这里的情况。 6.2.1是正常范围规则。在这种情况下，extern 应该引用没有链接的局部变量。

@Lundin - 我认为这就是答案，你应该在这样的地方发帖。问题的症结似乎是x 在文件范围内的可见性。

@Lundin - 注意不是，但 6.2.1p4 中的最后一句话是。 “在内部范围内，标识符指定在内部范围内声明的实体；在外部范围内声明的实体在内部范围内是隐藏的（不可见）。”

我将添加 p7 然后声明未定义的行为。所以clang在技术上并没有错……

【参考方案1】：

第三个声明 extern char x 应该声明 x 具有外部链接，基于 C 2018 6.2.2 4，它说：

对于使用存储类说明符extern声明的标识符，在该标识符的先前声明可见的范围内，如果先前声明指定内部或外部链接，则标识符的链接在后面的声明中与前面声明中指定的链接相同。如果前面的声明不可见，或者前面的声明没有指定链接，则标识符具有外部链接。

在声明extern char x 处，x 的第一个声明不可见，因为它已被第二个声明隐藏。因此，它不符合“该标识符的事先声明是可见的”的条件。 x 的第二个声明是可见的，因此对于上一段而言，它是“预先声明”。

那么最后一句应该控制：前面的声明指定没有链接（6.2.2 6，没有extern的块范围标识符没有链接），所以第三个x有外部链接。

那么违反了 6.2.2 7 因为第一个 x 有内部链接，而第三个 x 有外部链接：

如果在翻译单元内，相同的标识符同时出现在内部和外部链接中，则行为未定义。

由于没有违反语法规则或约束，因此标准不要求 C 实现报告诊断。由于行为未定义，它可以做任何事情，包括接受此代码并使第三个x 引用与第一个x 相同的对象。因此，Clang 和 GCC 的行为在这方面都没有违反标准。但是，由于违反了 6.2.2 7，因此可能首选诊断程序，而没有诊断程序可能会被认为是 Clang 的缺陷。

（感谢 Paul Ogilvie 和 T.C. 用他们的 cmets 告知我对此的想法。）

【讨论】：

恕我直言，最好用结论打开答案；第一段似乎暗示代码声明 x 带有外部链接（实际上并非如此，因为后来证明整个程序都是 UB）

@RobertSsupportsMonicaCellio：关于“为什么文件范围 x 的链接在被 x 的第二个声明隐藏/隐藏时修改了...”：错误消息没有说联动被修改。它说之前用“static”声明的x被重新声明为“extern”。 “外部”是一种联系方式。 “外部”是一个关键字。它们是不同的东西，尽管它们是相关的。该消息只是说有一个x 的新声明具有extern，而之前的声明具有static。这不是一个好消息，因为编译器的实际原因是……

... 抱怨不是 x 被重新声明，而是新声明违反了 6.2.2 7，如本答案所述。尽管如此，它关于新声明具有“extern”而先前声明具有“static”的说法是正确的。

…x 被重新声明为“在文件范围内”。它只是说第三个声明是x 的重新声明。那是真实的。有一个更早的声明和一个后来的声明，所以有一个重新声明。范围无关紧要；我们只是说有另一个声明与之前的声明具有相同的标识符。

@RobertSsupportsMonicaCellio：如果第二个声明不存在，C 允许 extern char x 声明。 6.2.2 7 没有被违反，因为 6.2.2 4 表示由 extern char x 产生的链接是先前声明的链接，因此它 x 将具有来自原始 static 的内部链接。你可以认为extern这里不代表“外联”；它的意思是“这个声明指的是一个在这个范围之外的x。”当它所指的x 是static x 时，这很好，因为 6.2.2 4 表示第一个声明是否具有内部链接，...