C語言連結屬性的實踐應用

2022-03-19 13:01:02

什麼是連結屬性

連結屬性與C語言中各個目標檔案及函數的連結過程有關，用於認定不同檔案的識別符號（即程式中定義的各種名稱，包括變數名、函數名）是否是同一個實體。更通俗地說，就是在兩個不同檔案中的變數、函數宣告是否指向同一個實體。比如：a、b檔案同時宣告了變數c，連結屬性就指定了這兩處變數c是否是同一個c。

簡單來說，連結屬性的作用就是讓你能在a檔案中決定要不要存取b檔案中的變數、函數。

連結屬性的分類

連結屬性有三種：

external - 外部連結
internal - 內部連結
none - 無連結

對於external屬性的識別符號，不同檔案中出現的多個同名稱識別符號指向同一個實體。在C語言中，用extern關鍵字在宣告中指定以參照其他檔案中定義的相同識別符號。

對於internal屬性的識別符號，僅在當前檔案內該識別符號指向同一個實體。在C語言中，用static關鍵字在宣告中指定讓識別符號變為該檔案私有（只有對原本預設的連結屬性為external的識別符號，才能用static關鍵字改變其連結屬性為internal）。

對於none屬性的識別符號，在每個宣告位置都是一個新的實體。C語言中，沒有對應的關鍵字。

預設的連結屬性

識別符號的預設的連結屬性與其出現的位置有關。

程式的全域性變數、所有函數預設的連結屬性為external。
其餘識別符號的預設連結屬性為none。

在以下例子中，b、c、f的連結屬性就是external：

typedef char *a;
int b;
int c(int d)
{
	int e;
	int f(int g);
}

實踐應用

extern

在a檔案中想要使用b檔案中定義的external屬性識別符號，可使用extern關鍵字在a檔案中宣告。

即使該識別符號所在位置預設連結屬性為external，也建議使用extern關鍵字顯式說明，有利於增加程式可讀性。

static

在a檔案定義了一個全域性識別符號，但不想被其他檔案存取，可以對該識別符號加上static關鍵字。

在a、b檔案中定義了同樣的識別符號，通過static關鍵字可以避免多重定義問題。

再次提醒：只有對原本預設的連結屬性為external的識別符號，才能用static關鍵字改變其連結屬性為internal

一些細節

對於external屬性的識別符號，你可以在多個不同原始檔中宣告，但是你只能在一處初始化。否則就會出現重複定義的問題：multiple definition of 'a';。
extern關鍵字宣告的識別符號用於存取其他檔案中定義的同名的識別符號，因此無法進行初始化。如果你對extern宣告的變數進行初始化就會生成警告：warning: ‘a’ initialized and declared ‘extern’。
如果在其他檔案中不存在相應的識別符號定義，卻在當前檔案中使用了extern宣告，會報錯：undefined reference to 'a'，原理同2。
external屬性的識別符號總是靜態儲存型別。
static關鍵字還有改變儲存型別的作用，因此，其作用與上下文環境有關，只有對於預設連結屬性為external的識別符號，才有改變連結屬性的作用。
C++中，const變數隱含的具有internal屬性，C中並不具有這一性質。

思考題

internal和none屬性除了作用域不同還有什麼區別？

以下程式碼一定程度上闡釋了部分割區別：

static int i; // definition
              // static storage
              // internal linkage

void f(void)
{
    extern int i; // declaration
                  // refers to the static i at file scope
                  // note that even though the specifier is extern
                  // its linkage is intern (this is legal in both C/C++)
    {
        int i; // definition
               // automatic storage
               // no linkage
    }
}

實際上連結屬性和作用域是兩個概念。之所以產生以上問題，因為internal屬性識別符號出現的位置都是在檔案作用域，而none往往在程式碼塊作用域。此處想引起讀者對內連線更深入的思考，見問題2。

檔案作用域已經能讓程式存取同一檔案變數，那麼再進行內部連結的意義在哪?

同一個識別符號在連結中只能存在一個，那麼通過內部連結的方式可以隔絕同名外部連結，且限定了外部編譯單元不能存取該檔案全域性識別符號。

a.c：

#include <stdio.h>

static int a=3;

int main(void)
{
    extern int a;
    printf("a=%dn", a);
    return 0;
}

b.c:

int a=1;

編譯後結果為：

a=3

以上僅為不完善的個人猜想，拋開隔絕外部連結這一點不談，就內部連結這一名稱而言，筆者對為什麼要在同一個檔案內部使用連結的設計仍然存疑，但目前該話題的答案超出了筆者的理解，因此更深入的討論暫時留白。

拓展：感興趣的同學可以嘗試學習連結相關知識，或許會找到更確定的答案。

參考

《Pointers On C》
Difference between internal and no linkage

總結

到此這篇關於C語言連結屬性的文章就介紹到這了,更多相關C語言連結屬性內容請搜尋it145.com以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援it145.com！