C++中的extern聲明變量詳解

2020-01-26 15:09:31

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extern聲明變量無外乎如下兩種：

1、聲明全局變量
2、聲明函數

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別。

這里我們將普通數據變量和函數統稱變量。從內存分配角度來說，聲明和定義的區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域，而一個指針只能指向一個內存區域，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域呢，這會是個問題。

對于數據來說，聲明和定義往往是同時存在的，比如下面的一行語句

復制代碼代碼如下:

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

復制代碼代碼如下:

extern int data；

對于函數來說，聲明和定義就很容易區分了，一般我們會將聲明放在頭文件而將定義放在源文件里

復制代碼代碼如下:

void hello();

這是一個函數的聲明，而

復制代碼代碼如下:

void hello()  
{  
    printf("hello world!/n");  
}   

這是一個函數的定義。當然，函數的聲明和定義也可以同時發生，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，那么這個函數的聲明和定義就同時發生了，此時如果我們在原文件里想要調用函數hello()，你調用的代碼必須在函數定義之后。

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

復制代碼代碼如下:

/* 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。我們執行編譯命令

復制代碼代碼如下:

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，就會發現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

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

復制代碼代碼如下:

/* 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;  
}  