C语言extern关键字作用分析

Bin2023/12/09大约 4 分钟

本文主要介绍C语言中extern的作用分析

前提

首先理解声明和定义：

声明向编译器说明标识符及其类型；定义也是声明，并为对象提供存储或给出函数体。

提示

变量的声明和定义不一定同时发生。extern int x; 通常只是声明；在文件作用域，带初始化器的 extern int x = 1; 则是定义。文件作用域的 int x; 是暂定定义。

extern作用

在C语言中，extern 是存储类别说明符，参与确定标识符的链接属性。常见用法是不带初始化器地声明变量，供当前文件引用。具体来说，extern的作用有以下几点：

变量声明：当extern用于不带初始化器的变量声明时，这个声明本身不为变量提供存储。变量的定义可以在同一个翻译单元，也可以在另一个翻译单元；声明并不表示定义已经出现。
```
// 在一个文件中声明变量
extern int x;
```
函数声明：函数声明也可以显式使用extern，但通常可以省略。它不表示函数一定在其他文件中定义。
```
// 声明函数的存在
extern void someFunction();
```
全局变量：文件作用域的extern声明使标识符从声明处到文件末尾可见；块作用域的声明则只在相应块内可见。多个翻译单元通过外部链接引用同一对象，但每个使用它的文件仍需看到相应声明。
```
// 在一个文件中使用 extern 声明全局变量
extern int globalVariable;
```

共享对象通常在一个源文件中定义，再把声明放进头文件供其他文件包含。extern并不总是建立外部链接：如果可见的先前声明已经指定内部链接，后续的 extern 声明会延续该链接。声明、定义、作用域和链接属性需要分别判断。

案例：使用extern模拟面向对象编程

下面用结构体保存数据和函数指针，模拟对象的组织方式；extern用于声明由另一个源文件定义的对象。对象式组织来自结构体与函数指针，extern本身不提供这些能力。

首先，我们创建一个头文件myclass.h，其中定义了结构体类型MyClass，并声明共享对象及相关函数：

// myclass.h

#ifndef MYCLASS_H
#define MYCLASS_H

typedef struct {
    int data;
    void (*printData)();
} MyClass;

extern MyClass myObject;

void MyClass_init();
void MyClass_printData();

#endif

然后，我们创建一个源文件myclass.c，实现了类的初始化和打印数据的方法：

// myclass.c

#include <stdio.h>
#include "myclass.h"

MyClass myObject;

void MyClass_init() {
    myObject.data = 2023;
    myObject.printData = MyClass_printData;
}

void MyClass_printData() {
    printf("Data: %d\n", myObject.data);
}

接下来，我们创建一个主文件main.c，在其中使用类和对象：

// main.c

#include "myclass.h"

extern MyClass myObject;

int main() {
    MyClass_init();
    myObject.printData();

    return 0;
}

运行结果

在这个例子中，我们使用extern关键字在main.c中引用了在myclass.c中定义的myObject对象。通过调用MyClass_init()方法初始化对象，并通过myObject.printData()调用对象的方法。头文件已经声明了共享对象，因此 main.c 中重复的声明可以省略。

编译这些文件并运行程序，你将看到输出结果为Data: 2023，并换行。这说明借助extern声明，两个源文件访问的是同一个共享对象。

这是一种用 C 组织对象和方法的模式；extern只处理声明及链接关系，不提供封装、继承或动态分派。示例沿用了旧笔记的空参数列表写法：在 C17 及以前，头文件中不带函数体的这类声明不指定参数信息；明确无参数时，应在参数列表中写 void。

参考链接：
C11 公开草案 N1570：§6.2.1、§6.2.2、§6.7.6.3、§6.9.2。

Difference between Definition and Declaration - GeeksforGeeks

C语言extern关键字作用分析

前提

extern作用

案例： 使用extern模拟面向对象编程

案例：使用extern模拟面向对象编程