以下为测试环境:
gcc 4.3.2-1-1
GNU/Linux Debian 5.0
(刚开始使用csdn博客,没经验。由于中间调试时间较长,忘了备份,刚写完,赶紧发了。一看,没有;再看,还是没有。挥去愤怒,重写一篇。望读者以此为鉴,及时备份。:-)
1、extern与static
extern 对变量、函数声明;编译时可见,即告诉编译器:“老兄,虽然这个文件里,我没有定义,但在别处定义了,你得放过我”。而出于检查和使用的需要,没有定义是不能放行的。
函数和变量都默认为extern的,在链接时所有文件可见;更甚的是默认为不加static和extern即为定义,这也就带来的extern显性声明的必然性。这将在后面详细分析。
static,字面意思是静态限定符,用于三种场合可产生三种效果:
a、作用于局部变量,在函数的生存期其值具有连续性,如何理解,通俗但不准确的表达:被初始化一次,以后每次调用该函数时继续上次的结果。譬如:
1 #include <stdio.h>
2
3 #define COUNT 3
4 static stat_count = COUNT - 1 ;
5 int stat()
6 {
7 static count = COUNT;
8
9 count --;
10 printf("the result in N.O. %d invacation : %d . \n " , stat_count, count);
11 return count;
12 }
13 int main()
14 {
15 while (stat())
16 stat_count --;
17 return 0 ;
18 }
the result in N.O. 2 invacation : 2.
the result in N.O. 1 invacation : 1.
the result in N.O. 0 invacation : 0.
b、作用于全局变量,只在本文件作用,其相对的是extern。具体比较将在后面分析。
c、作用于函数,仅供本文件其它函数调用,函数和变量都默认为extern。不是本文重点,不作具体分析。
抽象点,具有三个作用:
隐藏全局可见性;
保持变量内容的持久;
默认初始化为 0 。
这个总结见:
http://www.cnblogs.com/dc10101/archive/2007/08/22/865556.html
2、extern全局变量
现代编译器都按文件编译,编译时各个文件独立检查语法错误。各个全局变量互相透明,可见域在本文件内。
于是即使多个文件有多个定义也不报错,只是链接的时候所有全局变量保存在一个符号表,进行符号的定位。因此,报错也发生在链接阶段。
注意到了吗?link error
也就是说,可见性是在链接时扩展的,编译阶段局限于本文件。
type id; 变量和函数默认是extern的,即所有文件可见。
但是默认的不仅是声明,更是定义。C语言规定,标识符可以有多个声明,但必须有且仅有一次定义。
声明为了让编译器知道有哪些符号,什么类型,以便后面遇到时已经具备一定判断的意识(譬如,类型检查,初始化检查,定义检查)。
因此,多个文件出现了默认的 type id;就是多重定义;如果本意是多个文件共用一个符号,这时需要用到extern显性指定为声明。
extern type id;仅仅是声明,需要另外定义,且是别的文件里的定义。
不妨看看编译器是如何限制的(可以只看红色标记部分 ):
1)、
extern char *str_ptr;
str_ptr = "abcd\0";
gcc编译:
test.c:(.text+0x13): undefined reference to `str_ptr'
2)、
extern char *str_ptr;
char *str_ptr = "abcd\0";
gcc编译:
test.c:13: error: declaration of ‘str_ptr’ with no linkage follows extern declaration
test.c:12: error: previous declaration of ‘str_ptr’ was here
3)、
extern char *str_ptr = "abcd\0";
gcc编译:
test.c:12: error: ‘str_ptr’ has both ‘extern’ and initializer
4)、
char *str_ptr = "abcd\0";
extern char *str_ptr;
gcc编译:
test.c:13: error: extern declaration of ‘str_ptr’ follows declaration with no linkage
test.c:12: error: previous definition of ‘str_ptr’ was here
3、extern作用于指针
不妨作如下测试:
文件1
1 /*
2 * file: test_declaration.c
3 * purpose: declaration of array used by test_extern.c
4 * maninter: hilyhoo AT gmail.com
5 */
6 #include <stdio.h>
7
8 char str_ptr[] = "abcd \0 " ;
9 char str_array[] = "abcd \0 " ;
10
11 int null()
12 {
13 1 ;
14 return 0 ;
15 }
文件2
1 /*
2 * file: test_extern.c
3 * input: none
4 * rerult: print 'c' and report a segment error
5 * purpose: test extern point with define array
6 * maninter: hilyhoo AT gmail.com
7 */
8 #include <stdio.h>
9
10 int main()
11 {
12 extern char *str_ptr;
13 extern char str_array[];
14
15 printf("extern pointer resrult : %c \n " , str_array[2 ]);
16 printf("extern array resrult : %c \n " , str_ptr[2 ]);
17
18 return 0 ;
19 }
gcc编译运行:
gcc -g test_extern.c test_decleration.c
./a.out
extern pointer resrult : c
段错误
gdb调试:
(gdb) b main
Breakpoint 1 at 0x80483c1: file test.c, line 15.
(gdb) p str_ptr
$1 = 0x64636261 <Address 0x64636261 out of bounds>
(gdb) p str_array
$2 = 0x804961a "abcd"
(gdb) r
Starting program: /home/hilyhoo/c/a.out
Breakpoint 1, main () at test.c:15
15 null();
(gdb) s
null () at dec.c:14
warning: Source file is more recent than executable.
14 }
(gdb) p str_ptr
$3 = "abcd\000"
(gdb) x str_ptr
0x8049614 <str_ptr>: 0x64636261
(gdb) s
Line number 15 out of range; dec.c has 14 lines.
(gdb) s
main () at test.c:17
17 printf("extern pointer resrult : %c\n", str_array[2]);
(gdb) x str_array
0x804961a <str_array>: 0x64636261
(gdb) s
extern pointer resrult : c
18 printf("extern array resrult : %c\n", str_ptr[2]);
(gdb) x str_ptr
0x8049614 <str_ptr>: 0x64636261
(gdb) s
Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x080483e8 in main () at test.c:18
18 printf("extern array resrult : %c\n", str_ptr[2]);
上例为证:
char str_ptr[] = "abcd \0 " ;
extern char *str_ptr;
分别在两个文件,编译时独立,链接时,按照声明使用:
定义:str_ptr,数组,地址 0x8049614, 内容"abcd\0",16进制0x61、 0x62、 0x63、 0x64
链接: str_ptr,指针,地址 0x8049614, 内容long形整数,16进制 0x64636261
str_ptr[2],*(str_ptr + 2),即*( 0x64636263 ),无权访问,即报断错误。
str_ptr ==>"abcd"
0x64
0x63
0x62
0x8049614==> 0x61
……
0x64
0x63
0x62
str_ptr + 2 ==> 0x63
*(str_ptr + 2)==>?
可以看出:
指针符号是地址的地址;
数组符号,对应整个数组;如果作为一维数组变量名,则为其第一个单元的地址。
1)
数组仅仅是一个符号,作为参数时,由于形参压栈时,将数组首地址压进,即以一个空间来存放首地址,就蜕变成指针了;定义多维数组时也会被编译器解释成指针。
否则,数组名是不占单独的空间的,在符号表中是一个符号,地址为数组首地址,内容为首个单元内容。
2)
定义指针时,分配一个空间(我们的体系为32位,4个字节),其内为指向的单元的地址。
3、总结
1)、extern如果显式声明,在当前文件中在不得定义,且必须在其它链接到的文件定义。
(这是在gcc编译器中,据称有的编译器不一样。比如,可以使用
extern type id = initialize;
因此不敢妄言,恐误导读者。)
2)、指针与数组的差别还是很大的,但一般情况数组会蜕变为指针使用,譬如:
id[offset],编译器会解释成*(id + offset),因此一般用来几乎感觉不到差别。