介紹下extern和標頭檔案的聯絡

導讀	如果一個檔案(假設檔名A)要大量引用另一個檔案(假設檔名B)中定義的變數或函式，則使用標頭檔案效率更高，程式結構也更規範。

用 #include 可以包含其他標頭檔案中變數、函式的宣告，為什麼還要 extern 關鍵字？

如果我想引用一個全域性變數或函式a，我只要直接在原始檔中包含 #include (xxx.h包含了a的宣告)不就可以了麼，為什麼還要用 extern 呢？

這個問題一直也是似是而非的困擾著我許久，經過實踐和查詢資料，有如下總結：

首先說下標頭檔案，其實標頭檔案對計算機而言沒什麼作用，她只是在預編譯時在 #include 的地方展開一下，沒別的意義了，其實標頭檔案主要是給別人看的。

我做過一個實驗，將標頭檔案的字尾改成 xxx.txt，然後在引用該標頭檔案的地方用 #include "xxx.txt", 編譯，連結都很順利的過去了，由此可知，標頭檔案僅僅為閱讀程式碼作用，沒其他的作用了！

不管是C還是C++，你把你的函式，變數或者結構體，類啥的放在你的.c或者.cpp檔案裡。然後編譯成lib,dll,obj,.o等等，然後別人用的時候，最基本的gcc hisfile.cpp yourfile.o|obj|dll|lib 等等。

但對於我們程式設計師而言，他們怎麼知道你的lib,dll...裡面到底有什麼東西？要看你的標頭檔案。你的標頭檔案就是對使用者的說明。函式，引數，各種各樣的介面的說明。

那既然是說明，那麼標頭檔案裡面放的自然就是關於函式，變數，類的"宣告"(對函式來說，也叫函式原型)了。記著，是"宣告"，不是"定義"。

那麼，我假設大家知道宣告和定義的區別。所以，最好不要傻嘻嘻的在標頭檔案裡定義什麼東西。比如全域性變數：

/*xx標頭檔案*/
#ifndef _XX_標頭檔案.H
#define _XX_標頭檔案.H
int A;
#endif

那麼，很糟糕的是，這裡的 int A 是個全域性變數的定義，所以如果這個標頭檔案被多次引用的話，你的A會被重複定義，顯然語法上錯了。只不過有了這個 #ifndef 的條件編譯，所以能保證你的標頭檔案只被引用一次，不過也許還是不會出岔子，但若多個 c 檔案包含這個標頭檔案時還是會出錯的，因為宏名有效範圍僅限於本c原始檔，所以在這多個 c 檔案編譯時是不會出錯的，但在連結時就會報錯，說你多處定義了同一個變數:

Linking...
incl2.obj : error LNK2005: "int glb" (?glb@@3HA) already defined in incl1.obj
Debug/incl.exe : fatal error LNK1169: one or more multiply defined symbols found

這個關鍵字真的比較可惡，在定義變數的時候，這個extern居然可以被省略(定義時，預設均省略)；在宣告變數的時候，這個extern必須新增在變數前，所以有時會讓你搞不清楚到底是宣告還是定義。或者說，變數前有extern不一定就是宣告，而變數前無extern就只能是定義。注：定義要為變數分配記憶體空間；而宣告不需要為變數分配記憶體空間。

下面分變數和函式兩類來說：

（1）變數

尤其是對於變數來說:

extern int a; // 宣告一個全域性變數 a
int a; // 定義一個全域性變數 a
extern int a =0 ; // 定義一個全域性變數 a 並給初值。
int a =0;    // 定義一個全域性變數 a, 並給初值，

第四個等於第三個，都是定義一個可以被外部使用的全域性變數，並給初值。

糊塗了吧，他們看上去可真像。但是定義只能出現在一處。也就是說，不管是int a；還是extern int a=0；還是int a=0;都只能出現一次，而那個extern int a可以出現很多次。

當你要引用一個全域性變數的時候，你就必須要宣告，extern int a; 這時候extern不能省略，因為省略了，就變成int a;這是一個定義，不是宣告。注：extern int a; 中型別 int 可省略，即 extern a; 但其他型別則不能省略。

（2）函式

函式，對於函式也一樣，也是定義和宣告，定義的時候用extern，說明這個函式是可以被外部引用的，宣告的時候用extern說明這是一個宣告。 但由於函式的定義和宣告是有區別的，定義函式要有函式體，宣告函式沒有函式體(還有以分號結尾)，所以函式定義和宣告時都可以將extern省略掉，反正其他檔案也是知道這個函式是在其他地方定義的，所以不加extern也行。兩者如此不同，所以省略了extern也不會有問題。

比如：

/*某cpp檔案*/
int fun(void)
{
      return 0;
}

很好，我們定義了一個全域性函式:

/*另一cpp檔案*/
int fun(void);

我們對它做了個宣告，然後後面就可以用了, 加不加extern都一樣, 我們也可以把對 fun 的宣告放在一個標頭檔案裡，最後變成這樣:

/*fun.h*/
int fun(void);   //函式宣告，所以省略了extern，完整些是extern int fun(void);
/*對應的fun.cpp檔案*/
int fun(void)
{
     return 0;
}//一個完整的全域性函式定義，因為有函式體，extern同樣被省略了。

然後，一個客戶，一個要使用你的fun的客戶，把這個標頭檔案包含進去，ok，一個全域性的宣告。沒有問題。

但是，對應的，如果是這個客戶要使用全域性變數，那麼要extern 某某變數；不然就成了定義了。

總結：
對變數而言，如果你想在本原始檔(例如檔名A)中使用另一個原始檔(例如檔名B)的變數，方法有2種：(1)在A檔案中必須用extern宣告在B檔案中定義的變數(當然是全域性變數)；(2)在A檔案中新增B檔案對應的標頭檔案，當然這個標頭檔案包含B檔案中的變數宣告，也即在這個標頭檔案中必須用extern宣告該變數，否則，該變數又被定義一次。
對函式而言，如果你想在本原始檔(例如檔名A)中使用另一個原始檔(例如檔名B)的函式，方法有2種：(1)在A檔案中用extern宣告在B檔案中定義的函式(其實，也可省略extern，只需在A檔案中出現B檔案定義函式原型即可)；(2)在A檔案中新增B檔案對應的標頭檔案，當然這個標頭檔案包含B檔案中的函式原型，在標頭檔案中函式可以不用加extern。

對上述總結換一種說法：

(a)對於一個檔案中呼叫另一個檔案的全域性變數，因為全域性變數一般定義在原檔案.c中，我們不能用#include包含原始檔而只能包含標頭檔案，所以常用的方法是用extern int a來宣告外部變數。 另外一種方法是可以是在a.c檔案中定義了全域性變數int global_num ，可以在對應的a.h標頭檔案中寫extern int global_num ，這樣其他原始檔可以透過include a.h來宣告她是外部變數就可以了。

（b）還有變數和函式的不同舉例 int fun(); 和 extern int fun(); 都是宣告(定義要有實現體)。 用 extern int fun() 只是更明確指明是宣告而已。而 int a; 是定義 extern int a; 是宣告。

(3)此外，extern修飾符可用於C＋＋程式中呼叫c函式的規範問題。

比如在C＋＋中呼叫C庫函式，就需要在C＋＋程式中用extern "C"宣告要引用的函式。這是給連結器用的，告訴連結器在連結的時候用C函式規範來連結。主要原因是C＋＋和C程式編譯完成後在目的碼中命名規則不同。

C＋＋語言在編譯的時候為了解決的多型問題，會將名和引數聯合起來生成一箇中間的名稱，而c語言則不會，因此會造成連結時找不到對應的情況，此時C就需要用extern "C"進行連結指定，這告訴編譯器，請保持我的名稱，不要給我生成用於連結的中間名。

這種聯絡也解決了最初提出的2個問題：

(a)用#include可以包含其他標頭檔案中變數、函式的宣告，為什麼還要extern關鍵字？

(b)如果我想引用一個全域性變數或函式a，我只要直接在原始檔中包含#include (xxx.h包含了a的宣告)不就可以了麼，為什麼還要用extern呢？？

答案：如果一個檔案(假設檔名A)要大量引用另一個檔案(假設檔名B)中定義的變數或函式，則使用標頭檔案效率更高，程式結構也更規範。其他檔案(例如檔名C、D等)要引用檔名B中定義的變數或函式，則只需用#include包含檔案B對應的標頭檔案(當然，這個標頭檔案只有對變數或函式的宣告，絕不能有定義)即可。

那是一個被遺忘的年代，那時，編譯器只認識.c(或.cpp)檔案，而不知道.h是何物的年代。

那時的人們寫了很多的.c(或.cpp)檔案，漸漸地，人們發現在很多.c(或.cpp)檔案中的宣告變數或函式原型是相同的，但他們卻不得不一個字一個字地重複地將這些內容敲入每個.c(或.cpp)檔案。但更為恐怖的是，當其中一個宣告有變更時，就需要檢查所有的.c(或.cpp)檔案，並修改其中的宣告，啊~，簡直是世界末日降臨!

終於，有人（或許是一些人）再不能忍受這樣的折磨，他（們）將重複的部分提取出來，放在一個新檔案裡，然後在需要的.c(或.cpp)檔案中敲入#include XXXX這樣的語句。這樣即使某個宣告發生了變更，也再不需要到處尋找與修改了---世界還是那麼美好！

因為這個新檔案，經常被放在.c(或.cpp)檔案的頭部，所以就給它起名叫做"標頭檔案"，副檔名是.h。

從此，編譯器（其實是其中前處理器）就知道世上除了.c(或.cpp)檔案，還有個.h的檔案，以及一個叫做#include 。

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