C++ ：全局变量（extern int a；）、全局函数【可跨文件/模块使用】【只在头文件中做“声明”】

墨蓝 2023-09-25 12:28 23阅读 0赞

我们在编译模块中的任意一个文件中书写的变量/函数在此模块中其他文件中都可以被访问到，但是其他编译模块的文件是没有访问此变量的权限的。那么**如何跨模块共享变量 / 函数呢?**

答案就是使用 `extern`. 在这里请在做的各位牢牢记住它的定义：**标示所修饰的变量或函数的可能位于其他模块。**

一定要牢牢记住上面的定义, 带着定义我们就可以想明白以下问题：

1.  为什么在一个 `implementation file` 中使用一个外部变量要先 `extern` 声明该变量 (或者导入该变量所在的 `header file`)?
2.  为什么 `header file` 中要使用 extern 声明一个变量?

## 一、**全局变量** ##

这样当我们编译某个单元时, 编译器发现了使用 `extern` 修饰的变量,

1.  如果正好本模块中有其相关定义, 那么就直接使用;
2.  如果本模块中没有相关定义, 那么就挂起, 在编译后续其他模块的时候进行查找,
3.  如果到最后还没有找到, 那么在链接阶段就会报错 `ld: symbol(s) not found for architecture x86_64`;

### **1、正确方式** ###

1.  在 `test1.h` 中声明 `extern int a;`
2.  在 `test1.cpp` 中定义 `int a = 10;` (或者使用 `int a;` 定义, 这样的话值是默认值 0)
3.  在 `test2.cpp` 中 `#include "test1.h"`, 这样便可以在 `test2.cpp` 中直接使用 a 变量了.

### **2、错误方式**  ###

#### **2.1、错误方式01** ####

在头文件 `test1.h` 中直接 `extern int a = 10;`

这样属于在头文件中直接定义, 我们已经说了 `一个变量可以被多处声明, 但只能定义在一处`, 在这种情况下如果有多个 `implementation file` 都 `#include "test1.h"`, 那么会造成在 `obj` 文件的 `链接` 阶段发现多处存在同一个变量的定义, 这时会报错 `ld: 1 duplicate symbol for architecture x86_64`

> 在头文件中定义一个变量属于非常业余的做法, 请不要争相模仿

#### **2.2、错误方式02** ####

在头文件 `test1.h` 中 直接 `extern int a = 10;` 在 `test2.cpp` 中直接使用 `extern int a;`(没有 `#include test1.h`)

这样做可以避免多处重复定义的问题, 但是这样的话 `test1.h` 定义的其他变量与方法都不可以使用了, 必须全部使用 `extern ***` 的形式进行声明然后使用, 这样会及其得不偿失.

### **3、总结** ###

所以我们可以得出结论：只在头文件中做声明！！！

真理总是这么简单!

##  ##

## 二、**全局函数** ##

函数与变量类似, 也分为定义与声明. 但是与变量在声明时必须要包含 `extern` 不同, 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；

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.

> 所以在 cpp 中, 如果在一个函数前添加了 extern, 那么仅表示此函数可能在别的模块中定义; 或者也可以让我们在只使用了某个头文件的这个方法时不用 `#include <***.h>`

### 1、**`static`****使用** ###

当 `static` 用于修饰类中的变量/函数，表明该变量/函数是一个静态成员变量/函数：

*  类加载的时候会分配内存
 *  可以通过类名直接访问

当 `static` 用于修饰类之外的变量/函数，表明该变量/函数是一个普通的全局静态成员变量/函数：

*  用于修饰变量时表示其存储在全局(静态)区, 不存储在栈上面;
 *  只对本编译模块有效(即使在外部使用 `extern` 声明也不可以), 不是真正意义的全局(普通的函数默认是 `extern` 的)
 *  声明与定义时同时发生的
 *  当局部变量不想在函数结束时被释放的时候可以使用 `static`, 比如函数中要返回一个数组, 不想让这个数组函数结束时被释放, 那么可以使用 static 修饰此局部变量

`static` 使变量只在本编译模块内部可见, 这样的话如果两个编译模块各自都有一个 `value`变量的话, 那么千万不要将两个编译模块内 static 修饰的变量认为是同一份内存, 他们实际上是两份内存, 修改其中一个不会影响另外一个

### 2、**const** ###

当 `const` 单独使用时它就与 `static` 相同, 而当与 `extern` 一起合作的时候, 它的特性就跟 `extern` 的一样了。

### 3、**ifndef 的使用与意义** ###

`#ifndef` 能保证你的头文件在本编译模块只被编译一次(但是多个模块都编译此段代码的话则还是会有重复代码)

一般格式：

#ifndef <标识>
    #define <标识>
    ...
    ...
    #endif

使得编译器可以根据这个名字是否被定义，再决定要不要继续编译该头文中后续的内容。

<标识> 在理论上来说可以是自由命名的，但每个头文件的这个<标识>都应该是唯一的。标识的命名规则一般是：

*  头文件名全大写，前后加下划线，
 *  并把文件名中的“.”也变成下划线，

这个方法虽然简单，但是写头文件时一定记得写进去。

## 三、**总结一些** **`头文件`** **&** **`声明`** **&** **`定义`** **的规则** ##

1.  `header file` 中是对于该模块接口的声明, 接口包括该模块提供给其它模块调用的外部函数及外部全局变量, 对这些变量和函数都需在 `header file` 中冠以 `extern` 关键字声明
2.  模块内的静态函数和全局变量需在 `implementation file` 开头冠以 `static` 关键字声明
3.  永远不要在 `header file` 中定义变量
4.  如果要用其它模块定义的变量和函数, 直接 `#include` 其 `header file` 即可.

> ❝如果工程很大, 头文件很多, 而有几个头文件又是经常要用的, 那么

1.  把这些头文件全部写到一个 `header file` 里面去, 比如写到 preh.h
2.  写一个 `preh.cpp`, 里面只一句话: `#include "preh.h"`
3.  对于 `preh.c`, 在 project setting 里面设置 `create precompiled headers`, 对于其他 c++ 文件, 设置 `use precompiled header file`

[C++ 之头文件声明定义 - 知乎][C_ _ -]

[C_ _ -]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/374285274