C++的内部链接与外部链接问题

本文详细解释了C++中的内部连接与外部连接概念,通过具体示例阐述了不同类型的声明和定义如何影响编译和链接过程,帮助读者理解C++模块间的相互作用。

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在说内部连接与外部连接前,先说明一些概念。     
   1.声明   
     一个声明将一个名称引入一个作用域; 在c++中,在一个作用域中重复一个声明是合法的,以下都是声明:          
      class bar;                   //类前置声明  
      typedef int Int;             //typedef 声明    
      extern int g_var;           //外部引用声明     
      friend test;                 //友员声明    
      using std::cout;             //命名空间引用声明     
      int foo(int,int);           //函数前置声明     
      在同一个作用域中你可以多次重复这些声明。   有两种声明不能重复,那就是类成员函数及静态数据成员的声明    
 class foo    {  
      static int i;  
  
      static int i;//不可以  
  
      public:  
  int foo();  
 
     int foo();//不可以 
           }; 
   2.定义
     一个定义提供一个实体(类型、实例、函数)在一个作用域的唯一描述。在同一作用域中不可重复定义一个实体。以下都是定义:     
      int y; 
      class foo{...}; 
      struct bar{...};
      foo * p;
      static int i;
      enum Color{RED,GREEN,BLUE};
      const double PI=3.1415;
      union Rep{...};
      void test(int p){};
      foo a;
      bar b;


     下面来看内部连接和外部连接    
     1.内部连接:如果一个名称对于它的编译单元来说是局部的,并且在连接时不会与其它编译单元中的同样的名称相冲突,那么这个名称有内部连接(注:有时也将声明看作是无连接的,这里我们统一看成是内部连接的)。以下情况有内部连接:  
  
      a)所有的声明  
 
     b)命名空间(包括全局命名空间)中的静态自由函数、静态友元函数、静态变量的定义  
    c) enum定义 
      d)inline函数定义(包括自由函数和非自由函数)  
  
      e)类的定义  
  
      f)命名空间中const常量定义  
  
      g)union的定义
     2.外部连接:在一个多文件程序中,如果一个名称在连接时可以和其它编译单元交互,那么这个名称就有外部连接。以下情况有外部链接:
      a)类非inline函数总有外部连接(包括类成员函数和类静态成员函数);  
  
      b)类静态成员变量总有外部连接;  
  
      c)命名空间(包括全局命名空间)中非静态自由函数、非静态友元函数及非静态变量。
      
      下面举例说明:  
  
      a)声明、enum定义、union定义有内部连接
       所有的声明、enum定义及union定义在编译后不会产生连接符号,也就是在不同编译单元中   有相同名称的声明及enum、union定义并不会在连接时发生发现多个符号的错误。
       // main.cpp  
  
      typedef int Int; //typedef 声明,内部连接  
  
      enum Color{red}; //enum定义,内部连接  
     union X          //union定义,内部连接    
      {  
  
        long a;  
  
        char b[10];    
       };  
  
      int main(void)
      {  
  
        Int i = red;  
  
        return i;    
      } 
    
       // a.cpp  
  
     typedef int Int; //在a.cpp中重声明一个int类型别名,在连接时不会发生错误  
    enum Color{blue}; //在a.cpp中重定义了一个enum Color,在连接时不会发生错误  
  
     const Int i =blue; //const常量定义,内部连接  
     union X            //union定义,内部连接    
       {  
 
       long a; 
        char[10];
        };
      b)命名空间中静态自由函数、静态友元函数、静态变量、const常量定义有内部连接  
     // main.cpp  
  
      namespace test    
      {  
  
         int foo(); //函数声明,内部连接  
  
         static int i = 0; //命名空间静态变量定义,内部连接  
              static int foo() { return 0;} //命名空间静态函数定义,内部连接    
      }  
  
        static int i = 0; //全局静态变量定义,内部连接 


















 
  
       static int foo() {return 1;} //全局静态函数定义,内部连接  
     const int k = 0; //全局const常量定义,内部连接  
  
       int main(void)    {  
  return 0;    }


       //a.cpp  
  
      namespace test    
     {  
  
       int i = 0; //命名空间变量定义,外部连接  
  
       int foo() {return 0;} //命名空间函数定义,外部连接
      }
      int i = 0; //全局变量定义,外部连接     
      int k = 0; //全局变量定义,外部连接     
      int foo()    {     return 2;     } //全局函数定义,外部连接
      在全局命名空间中,main.cpp中定义了静态变量i,常量k,及静态自由函数foo等,这些都有   内部连接。如果你将这些变量或函数的static或是const修饰符去掉,在连接时就会出现   multiply defined symbols错误,它们与a.cpp中的全局变量、全局函数发生冲突。
     c)类定义总有内部连接,而非inline类成员函数定义总有外部连接,不论这个成员函数是静态   、虚拟还是一般成员函数,类静态数据成员定义总有外部连接。这样当你include了某个类的头文件,使用这个类的函数时,就能连接到正确的类成员函数上。
     d)类的静态数据成员有外部连接,当你在main.cpp中定义了类静态数据成员,其它编译单元若使用了,就会连接到main.cpp对应编译单元的静态成员变量。 
     e)inline函数总有内部连接,不论这个函数是什么函数。
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