C++编译与链接（2）------ 浅谈内部链接与外部链接

快来打我* 2022-05-26 12:00 178阅读 0赞

发现每次写技术博客时，都会在文章开头处花费一番功夫  
  
...从前，有一个程序员....他的名字叫magicsoar  
  
为什么有时会出现aaa已在bbb中重定义的错误？  
  
为什么有时会出现无法解析的外部符号？  
  
为什么有的内联函数的定义需要写在头文件中?  
  
为什么对于模板，声明和定义都要写在一起？  
  
读完这篇博客，相信你会有一个初步的认识  
  
  
注，我们现在谈的编译其实可以认为由4个环节组成，其中有编译环节，链接环节， 我会尽量在上下文中指明说的总体的编译，还是具体的编译环节，望读者周知。

**编译单元**

首先让我们来认识一下编译单元，什么是编译单元呢？简单来说一个cpp文件就是一个编译单元。  
  
在集成式的IDE中，我们往往点击一下运行便可以了，编译的所有工作都交给了IDE去处理，往往忽略了其中的内部流程  
  
事实上编译每个编译单元(.cpp)时是相互独立的，即每个cpp文件之间是不知道对方的存在的（不考虑\#include “xxx.cpp" 这种奇葩的写法）  
  
编译器会分别将每个编译单元(.cpp)进行编译，生成相应的obj文件  
  
然后链接器会将所有的obj文件进行链接，生成最终可执行文件

**内部链接与外部链接**

那么什么内部链接和外部链接又是什么呢？  
  
我们知道C++中声明和定义是可以分开的  
  
例如在vs中，我们可以一个函数声明定义放在b.cpp中，在a.cpp只需再声明一下这个函数，就可以在a.cpp中使用这个函数了

a.cpp

void show();
    
    int main()
    {
        show();
    return 0;
    }

b.cpp

#include <iostream>
    void show()
    {
        std::cout << "Hello" << std::endl;
    }

而通过之前的了解，我们知道每个编译单元间是相互独立不知道彼此的存在的  
  
那么a.cpp又是如何知道show函数的定义的呢  
  
其实在编译一个编译单元(.cpp)生成相应的obj文件过程中  
  
编译器会将分析这个编译单元(.cpp)  
  
将其所能提供给其他编译单元(.cpp)使用的函数，变量定义记录下来。  
  
而将自己缺少的函数，变量的定义也记录下来。  
  
所以可以认为a.obj和b.obj记录了以下的信息

![20180501233302447][]

然后在链接器连接的时候就会知道a.obj需要show函数定义，而b.obj中恰好提供了show函数的定义，通过链接，在最终的可执行文件中我们能看到show函数的运行  
  
哪这些又和内部链接，外部链接有什么关系呢？  
  
那些编译单元(.cpp)中能向其他编译单元(.cpp)展示，提供其定义，让其他编译单元(.cpp)使用的的函数，变量就是外部链接，例如全局变量  
  
而那些编译单元(.cpp)中不能向其他编译单元(.cpp)展示，提供其定义的函数，变量就是内部链接，例如static函数，inline函数等  
  
好了让我们看下编译单元，内部链接和外部链接比较正式的定义吧  
  
编译单元：当一个c或cpp文件在编译时，预处理器首先递归包含头文件，形成一个含有所有 必要信息的单个源文件，这个源文件就是一个编译单元。  
  
内部连接：如果一个名称对编译单元(.cpp)来说是局部的，在链接的时候其他的编译单元无法链接到它且不会与其它编译单元(.cpp)中的同样的名称相冲突。  
  
外部连接：如果一个名称对编译单元(.cpp)来说不是局部的，而在链接的时候其他的编译单元可以访问它，也就是说它可以和别的编译单元交互。

最后让我们回到文章开头处的那几个问题吧

**为什么有时会出现aaa已在bbb中重定义的错误？**

答：你可能在不同的cpp中重复定义了一个具有外部链接的函数或变量，链接器在链接时找到了多个一样的函数或变量定义

**为什么有时会出现无法解析的外部符号？**

答：你可能只提供了函数或变量的声明，没有提供其定义，或者声明和定义的函数原型不一致，链接器没有找到其定义在哪里，所以在链接环节出现了无法解析的外部符号的错误

**为什么有的内联函数的定义需要写在头文件中呢?**

答：因为内联函数是内部链接的，如果你在b.cpp中定义这个函数，那么在a.cpp中即使有这个函数声明，但由于内联函数是内部链接的，所以b.cpp不会提供其定义

所以在链接时a.obj无法找到这个函数的定义，便会出现无法解析的外部符号的错误

**为什么对于模板，声明和定义都要写在一起呢？**

答：我们假设我们有如下结构的代码

b.h

#pragma once
    template<typename T>
    class A
    {
    public:
        A(const T &t);
    };

b.cpp

#include "b.h"
    #include <iostream>
    
    template<typename T>
    A<T>::A(const T &t)
    {
        std::cout << t << std::endl;
    }

a.cpp

#include "b.h"
    
    int main()
    {
        
        //A<int> a(5);
        return 0;
    }

那么a.cpp中注释的那行代码能否正常运行呢？答案是不能我们首先来分析一下编译器在编译a.cpp时，发现其缺少A<int>::a(const int& t)的定义而在编译器编译b.cpp时，由于每个编译单元是独立的，而模板只有被用到的时候才会被实例化，产生定义，b.cpp不知道a.cpp用了A<int>::a(const int& t)，所以它不会提供A<int>::a(const int& t)的定义，编译器不会有任何反应，这样在链接时a.obj无法找到A<int>::a(const int& t)的定义，就会出现无法解析的外部符号的错误

**宏是内部链接还是外部链接**

答：都不是，宏在预处理环节时就被替换掉了，而内部链接与外部链接是针对编译环节与链接环节而言的

**本文转自：**

**http://www.cnblogs.com/magicsoar/p/3840682.html**

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