定义与声明、头文件与extern总结

一时失言乱红尘 2021-09-21 05:16 325阅读 0赞

## [定义与声明、头文件与extern总结（转）][extern] ##

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用\#include可以包含其他头文件中变量、函数的声明，为什么还要extern关键字？

如果我想引用一个全局变量或函数a，我只要直接在源文件中包含\#include<xxx.h> (xxx.h包含了a的声明)不就可以了么，为什么还要用extern呢？？

这个问题一直也是似是而非的困扰着我许久，经过实践和查找资料，有如下总结：

**一、头文件**

首先说下头文件，其实头文件对计算机而言没什么作用，她只是在预编译时在\#include的地方展开一下，没别的意义了，其实头文件主要是给别人看的。

我做过一个实验，将头文件的后缀改成xxx.txt，然后在引用该头文件的地方用

\#include"xxx.txt"

编译，链接都很顺利的过去了，由此可知，头文件仅仅为阅读代码作用，没其他的作用了！

不管是C还是C++，你把你的函数，变量或者结构体，类啥的放在你的.c或者.cpp文件里。然后编译成lib,dll,obj,.o等等，然后别人用的 时候，最基本的gcc hisfile.cpp yourfile.o|obj|dll|lib 等等。  
        但对于我们程序员而言，他们怎么知道你的lib,dll...里面到底有什么东西？要看你的头文件。你的头文件就是对用户的说明。函数，参数，各种各样的接口的说明。  
        那既然是说明，那么头文件里面放的自然就是关于函数，变量，类的“声明”(对函数来说，也叫函数原型)了。记着，是“声明”，不是“定义”。

声明和定义的区别。

![复制代码][aHR0cHM6Ly9jb21tb24uY25ibG9ncy5jb20vaW1hZ2VzL2NvcHljb2RlLmdpZg]

变量的声明有两种情况：
    
    　　　　1、一种是需要建立存储空间的。例如：int a 在声明的时候就已经建立了存储空间。
    
    　　　　2、另一种是不需要建立存储空间的。 例如：extern int a 其中变量a是在别的文件中定义的。
    
    　　　　声明是向编译器介绍名字－－标识符。它告诉编译器“这个函数或变量在某处可找到，它的模样象什么”。
    
    　　　　而定义是说：“在这里建立变量”或“在这里建立函数”。它为名字分配存储空间。无论定义的是函数还是变量，编译器都要为它们在定义点分配存储空间。 对于变量，编译器确定变量的大小，然后在内存中开辟空间来保存其数据，对于函数，编译器会生成代码，这些代码最终也要占用一定的内存。
    
    　　　　总之就是：把建立空间的声明成为“定义”，把不需要建立存储空间的成为“声明”。
    
    　　　　基本类型变量的声明和定义（初始化）是同时产生的；而对于对象来说，声明和定义是分开的。
    
    　　　　例如：类A
    
    　　　　如果A a;就是一个声明，告诉编译器a是A类的一个对象变量，但是不进行初始化；
    
    　　　　如果以后a=new A();这就是初始化，分配了空间。
    
    　　　　（我们声明的最终目的是为了提前使用，即在定义之前使用，如果不需要提前使用就没有单独声明的必要，变量是如此，函数也是如此，所以声明不会分配存储空间，只有定义时才会分配存储空间。）
    
    　　　　用static来声明一个变量的作用有二：
    
    　　　　(1)对于局部变量用static声明，则是为该变量分配的空间在整个程序的执行期内都始终存在。
    
    　　　　(2)外部变量用static来声明，则该变量的作用只限于本文件模块。
    
    
    　　　　补充：
    
    　　　　什么是定义？什么是声明？它们之间的区别是什么？
    
    　　　　所谓定义就是（编译器）创建一个对象，为这个对象分配一块内存，并给它取上一个名字，这个名字就是就是我们经常所说的变量名或对象名。
    
    　　　　声明有2重含义：
    
    　　　　（1） 告诉编译器，这个名字已经匹配到一块内存上，下面的代码用到变量或者对象是在别的地方定义的。声明可以出现多次。
    
    　　　　（2） 告诉编译器，这个名字已经被预定了，别的地方再也不能用它来作为变量名或对象名。
    
    　　　　定义和声明的最重要区别就是：
    
    　　　　定义创建对象并为这个对象分配了内存，声明没有分配内存。

![复制代码][aHR0cHM6Ly9jb21tb24uY25ibG9ncy5jb20vaW1hZ2VzL2NvcHljb2RlLmdpZg]

所以，最好不要傻嘻嘻的在头文件里定义什么东西。比如全局变量：  
　　/\*xx头文件\*/  
　　\#ifndef \_XX\_头文件.H  
　　\#define \_XX\_头文件.H  
　　int A;  
　　\#endif  
  
        那么，很糟糕的是，这里的int A是个全局变量的定义，所以如果这个头文件被多次引用的话，你的A会被重复定义，显然语法上错了。只不过有了这个\#ifndef的条件编译，所以能保证你的头文件只被引用一次，不过也许还是不会出岔子，但若多个c文件包含这个头文件时还是会出错的，因为宏名有效范围仅限于本c源文件，所以在这多个c文件编译时是不会出错的，但在链接时就会报错，说你多处定义了同一个变量，

Linking...  
　　incl2.obj : error LNK2005: "int glb" ([?glb@@3HA][glb_3HA]) already defined in incl1.obj  
　　Debug/incl.exe : fatal error LNK1169: one or more multiply defined symbols found

注意！！！

**二、extern**

这个关键字真的比较可恶，在定义变量的时候，这个extern居然可以被省略(定义时，默认均省略)；在声明变量的时候，这个extern必须添加在变量前，所以有时会让你搞不清楚到底是声明还是定义。或者说，变量前有extern不一定就是声明，而变量前无extern就只能是定义。注：定义要为变量分配内存空间；而声明不需要为变量分配内存空间。

下面分变量和函数两类来说：

（1）变量

尤其是对于变量来说。  
　　extern int a;//声明一个全局变量a  
　　int a; //定义一个全局变量a  
  
　　extern int a =0 ;//定义一个全局变量a 并给初值。  
　　int a =0;//定义一个全局变量a,并给初值，  
  
       第四个 等于 第 三个，都是定义一个可以被外部使用的全局变量，并给初值。  
       糊涂了吧，他们看上去可真像。但是定义只能出现在一处。也就是说，不管是int a；还是extern int a=0；还是int a=0;都只能出现一次，而那个extern int a可以出现很多次。

当你要引用一个全局变量的时候，你就必须要声明，extern int a; 这时候extern不能省略，因为省略了，就变成int a;这是一个定义，不是声明。注：extern int a; 中类型int可省略，即extern a; 但其他类型则不能省略。

（2）函数  
       函数，对于函数也一样，也是定义和声明，定义的时候用extern，说明这个函数是可以被外部引用的，声明的时候用extern说明这是一个声明。 但由于函数的定义和声明是有区别的，定义函数要有函数体，声明函数没有函数体(还有以分号结尾)，所以函数定义和声明时都可以将extern省略掉，反正其他文件也是知道这个函数是在其他地方定义的，所以不加extern也行。两者如此不同，所以省略了extern也不会有问题。  
　　 比如：  
　　/\*某cpp文件\*/  
　　int fun(void)  
　　\{  
   　　   return 0;  
　　\}  
  
　　很好，我们定义了一个全局函数  
　　/\*另一cpp文件\*/  
　　int fun(void);  
　　我们对它做了个声明，然后后面就可以用了  
　　加不加extern都一样  
　　我们也可以把对fun的声明 放在一个头文件里，最后变成这样  
　　/\*fun.h\*/  
　　int fun(void);   //函数声明，所以省略了extern，完整些是extern int fun(void);  
　　/\*对应的fun.cpp文件\*/  
　　int fun(void)  
　　\{  
　　     return 0;  
　　\}//一个完整的全局函数定义，因为有函数体，extern同样被省略了。  
       然后，一个客户，一个要使用你的fun的客户，把这个头文件包含进去，ok，一个全局的声明。没有问题。  
但是，对应的，如果是这个客户要使用全局变量，那么要extern 某某变量；不然就成了定义了。

总结：

对变量而 言，如果你想在本源文件(例如文件名A)中使用另一个源文件(例如文件名B)的变量，方法有2种：(1)在A文件中必须用extern声明在B文件中定义 的变量(当然是全局变量)；(2)在A文件中添加B文件对应的头文件，当然这个头文件包含B文件中的变量声明，也即在这个头文件中必须用extern声明 该变量，否则，该变量又被定义一次。

对函数而 言，如果你想在本源文件(例如文件名A)中使用另一个源文件(例如文件名B)的函数，方法有2种：(1)在A文件中用extern声明在B文件中定义的函 数(其实，也可省略extern，只需在A文件中出现B文件定义函数原型即可)；(2)在A文件中添加B文件对应的头文件，当然这个头文件包含B文件中的 函数原型，在头文件中函数可以不用加extern。

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对上述总结换一种说法：

(a)对于一个文件中调用另一个文件的全局变量，因为全局变量一般定义在原文件.c中，我们不能用\#include包含源文件而只能包含头文件，所以常用的方法是用extern  int a来声明外部变量。   另外一种方法是可以是在a.c文件中定义了全局变量int global\_num ，可以在对应的a.h头文件中写extern int global\_num ，这样其他源文件可以通过include a.h来声明她是外部变量就可以了。

（b）还有变量和函数的不同举例

int fun(); 和 extern int fun(); 都是声明(定义要有实现体)。  用extern int  fun()只是更明确指明是声明而已。

而 int a;   是定义

extern int a; 是声明。

(3)此外，extern修饰符可用于C＋＋程序中调用c函数的规范问题。

比如在C＋＋中调用C库函数，就需要在C＋＋程序中用extern “C”声明要引用的函数。这是给链接器用的，告诉链接器在链接的时候用C函数规范来链接。主要原因是C＋＋和C程序编译完成后在目标代码中命名规则不同。

C＋＋语言在编译的时候为了解决的多态问题，会将名和参数联合起来生成一个中间的名称，而c语言则不会，因此会造成链接时找不到对应的情况，此时C就需要用extern “C”进行链接指定，这告诉编译器，请保持我的名称，不要给我生成用于链接的中间名。

**三、extern和头文件的联系**  
        这种联系也解决了最初提出的2个问题：

(a)用\#include可以包含其他头文件中变量、函数的声明，为什么还要extern关键字？

(b)如果我想引用一个全局变量或函数a，我只要直接在源文件中包含\#include<xxx.h> (xxx.h包含了a的声明)不就可以了么，为什么还要用extern呢？？

答 案：如果一个文件(假设文件名A)要大量引用另一个文件(假设文件名B)中定义的变量或函数，则使用头文件效率更高，程序结构也更规范。其他文件(例如文 件名C、D等)要引用文件名B中定义的变量或函数，则只需用\#include包含文件B对应的头文件(当然，这个头文件只有对变量或函数的声明，绝不能有 定义)即可。

那是一个被遗忘的年代，那时，编译器只认识.c(或.cpp)文件，而不知道.h是何物的年代。  
       那时的人们写了很多的.c(或.cpp)文件，渐渐地，人们发现在很多.c(或.cpp)文件中的声明变量或函数原型是相同的，但他们却不得不一个字一个 字地重复地将这些内容敲入每个.c(或.cpp)文件。但更为恐怖的是，当其中一个声明有变更时，就需要检查所有的.c(或.cpp)文件，并修改其中的 声明，啊~，简直是世界末日降临!  
       终于，有人（或许是一些人）再不能忍受这样的折磨，他（们）将重复的部分提取出来，放在一个新文件里，然后在需要的.c(或.cpp)文件中敲 入\#include   XXXX这样的语句。这样即使某个声明发生了变更，也再不需要到处寻找与修改了---世界还是那么美好！  
       因为这个新文件，经常被放在.c(或.cpp)文件的头部，所以就给它起名叫做“头文件”，扩展名是.h.  
       从此，编译器（其实是其中预处理器）就知道世上除了.c(或.cpp)文件，还有个.h的文件，以及一个叫做\#include命令。

[extern]: https://www.cnblogs.com/tshua/p/5741009.html
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