C语言中的强符号与弱符号

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2024-02-19 13:27 45阅读 0赞

一、概述

在C语言中，函数和初始化的全局变量（包括显示初始化为0）是强符号，未初始化的全局变量是弱符号。

对于它们，下列三条规则使用：

① 同名的强符号只能有一个，否则编译器报"重复定义"错误。

② 允许一个强符号和多个弱符号，但定义会选择强符号的。

③ 当有多个弱符号相同时，链接器选择占用内存空间最大的那个。

二、哪些符号是弱符号？

我们经常在编程中碰到一种情况叫符号重复定义。多个目标文件中含有相同名字全局符号的定义，那么这些目标文件链接的时候将会出现符号重复定义的错误。比如我们在目标文件A和目标文件B都定义了一个全局整形变量global，并将它们都初始化，那么链接器将A和B进行链接时会报错：  
1 b.o:(.data+0x0): multiple definition of \`global'  
2 a.o:(.data+0x0): first defined here

这种符号的定义可以被称为强符号（Strong Symbol）。有些符号的定义可以被称为弱符号（Weak Symbol）。对于C语言来说，编译器默认函数和初始化了的全局变量为强符号，未初始化的全局变量为弱符号(C++并没有将未初始化的全局符号视为弱符号)。我们也可以通过GCC的"\_\_attribute\_\_((weak))"来定义任何一个强符号为弱符号。注意，强符号和弱符号都是针对定义来说的，不是针对符号的引用。比如我们有下面这段程序：  
extern int ext;  
int weak1;  
int strong = 1;  
int \_\_attribute\_\_((weak)) weak2 = 2;  
  
int main()  
\{  
return 0;  
\}  
上面这段程序中，"weak"和"weak2"是弱符号，"strong"和"main"是强符号，而"ext"既非强符号也非弱符号，因为它是一个外部变量的引用。

三、如何避免呢？

1、上策：想办法消除全局变量。全局变量会增加程序的耦合性，对他要控制使用。如果能用其他的方法代替最好。

2、中策：实在没有办法，那就把全局变量定义为static，它是没有强弱之分的。而且不会和其他的全局符号产生冲突。至于其他文件可能对他的访问，可以封装成函数。把一个模块的数据封装起来是一个好的实践。

3、下策：把所有的符号全部都变成强符号。所有的全局变量都初始化，记住，是所有的，哪怕初始值是0都行。如果一个没有初始化，就可能会和其他人产生冲突，尽管别人初始化了。（自己写代码测试一下）。

4、必备之策：GCC提供了一个选项，可以检查这类错误：-fno-common。

为什么这样处理呢？

我们可以想到，当编译器将一个编译单元编译成目标文件的时候，如果该编译单元包含了弱符号（未初始化的全局变量就是典型的弱符号），那么该弱符号最终所占空间的大小此时是未知的，因为有可能其他编译单元中同符号名称的弱符号所占的空间比本编译单元该符号所占的空间要大。所以编译器此时无法为该弱符号在BSS段分配空间，因为所需要的空间大小此时是未知的。但是链接器在链接过程中可以确定弱符号的大小，因为当链接器读取所有输入目标文件后，任何一个弱符号的最终大小都可以确定了，所以它可以在最终的输出文件的BSS段为其分配空间。所以总体来看，未初始化的全局变量还是被放在BSS段。