C++中的extern聲明變量詳解
extern聲明變量無外乎如下兩種:
1、聲明全局變量
2、聲明函數(shù)
今天我們只談extern,什么const、static之類等等與之相關或不相關的一律忽略,下面就分別對以上兩種情況一一講解
聲明和定義
既然提到extern聲明變量,那我們就必須搞清楚聲明和定義的區(qū)別。
這里我們將普通數(shù)據變量和函數(shù)統(tǒng)稱變量。從內存分配角度來說,聲明和定義的區(qū)別在于聲明一個變量不會分配內存,而定義一個變量會分配內存。一個變量可以被聲明多次,但是只能被定義一次。
基于以上前提,我們可以把聲明和定義類比為指針和內存的關系。我們知道,指針其實就是指向內存的一個符號,變量的定義就好比一塊內存區(qū)域,而聲明就好比它的指針,可以有多個指針指向同一個內存區(qū)域,而一個指針只能指向一個內存區(qū)域,這樣就很好理解為什么變量只能被定義一次,如果被定義多次,那就會分配多個內存,這樣你通過變量的聲明到底去找哪塊內存區(qū)域呢,這會是個問題。
對于數(shù)據來說,聲明和定義往往是同時存在的,比如下面的一行語句
int data;
這樣既聲明了data同時也定義了data,怎樣做到只聲明而不定義呢,用extern就可以了
extern int data;
對于函數(shù)來說,聲明和定義就很容易區(qū)分了,一般我們會將聲明放在頭文件而將定義放在源文件里
void hello();
這是一個函數(shù)的聲明,而
void hello()
{
printf("hello world!\n");
}
這是一個函數(shù)的定義。當然,函數(shù)的聲明和定義也可以同時發(fā)生,如果我們沒有頭文件而只有源文件,并且在源文件里并沒有void hello();這樣的語句,那么這個函數(shù)的聲明和定義就同時發(fā)生了,此時如果我們在原文件里想要調用函數(shù)hello(),你調用的代碼必須在函數(shù)定義之后。
其實上面的要點只在于一句話:使用變量之前必須聲明,聲明可以有多次,而定義只能有一次。記住這句話,后面的就都很容易理解了。
extern聲明全局變量
我們先來看如下例子,現(xiàn)有三個文件:test.h, test.cpp, main.cpp,其中main.cpp和test.cpp需要共享一個變量g_name,三個文件的內容如下
/* test.h */
#ifndef _TEST_H_
#define _TEST_H_
#include <string>
std::string g_name;
void hello();
#endif
/* test.cpp */
#include <stdio.h>
#include "test.h"
void hello()
{
printf("hello %s!\n", g_name.c_str());
}
/* main.cpp */
#include "test.h"
std::string g_name;
int main()
{
g_name = "Handy";
hello();
return 0;
}
三者關系為,test.cpp包含了test.h,main.cpp也包含了test.h,這里的包含其實就是include。我們執(zhí)行編譯命令
g++ main.cpp test.cpp
編譯報錯redefinition of 'g_name',說的是g_name被重定義了
我們看一下g_name出現(xiàn)的地方,一個是在test.h里,一個是在main.cpp里,兩條語句都是std::string g_name,前面我們已經說過,這樣的方式既聲明也定義了變量,那g_name是如何被重定義的呢,首先我們需要理解include的含義,我們可以將include一個頭文件理解為在該行展開頭文件里的所有代碼,由于main.cpp包含了test.h,我們在那一行將test.h的內容展開,就會發(fā)現(xiàn)main.cpp里有兩句std::string g_name;所以在main.cpp里,g_name被定義了兩次。
由于我們可以將include頭文件理解為展開代碼,所以編譯的時候其實不需要指定頭文件,只需要源文件就夠了。需要注意的是,重定義并不是指在同一個原文件里定義多次,而是指在整個代碼空間里,比如上面的例子是就是指在test.cpp和main.cpp里,其實上面的例子里g_name是被重定義了三次,其中test.cpp里一次,main.cpp里兩次。
那上面重定義的問題怎么解決呢,很簡答,將test.h里的std::string g_name;改為extern std::string g_name;就可以了,由于extern語句只聲明變量而不定義變量,因此test.cpp和main.cpp展開頭文件后,也只是將g_name聲明了兩次,而真正的定義還是在main.cpp里
extern聲明函數(shù)
還是上面的例子,我們怎么在main.cpp里不包含頭文件就可以調用hello函數(shù)呢,既然今天的主題是extern,不用提醒也知道,使用extern就可以了,代碼如下
/* test.cpp */
#include <string>
#include <stdio.h>
// 聲明g_name
extern std::string g_name;
// 聲明和定義void hello()
void hello()
{
printf("hello %s!\n", g_name.c_str());
}
/* main.cpp */
#include <string>
// 聲明和定義g_name
std::string g_name;
// 聲明void hello()
extern void hello();
int main()
{
g_name = "Handy"
hello();
return 0;
}
注意這里用到extern聲明變量和函數(shù)兩種場景,我分別在語句后面做了注釋。編譯命令如下
g++ main.cpp test.cpp
這里我們并沒有用到頭文件,但是依然可以在不同文件間共享變量和函數(shù),這一切都是extern的功勞!
總結
要了解extern主要搞清以下幾個概念:
1、聲明和定義的區(qū)別。全局代碼空間里,變量可以有多個聲明,但只能有一個定義
2、include頭文件等同于展開頭文件里的代碼
了解了以上兩點,再來分析extern的用法,是不是就會清晰很多了