c语言的extern与static与递归

知识点：

外部函数：定义的函数能被本文件和其他文件访问

 1> 默认情况下所有函数都是外部函数

 2> 不允许有同名的外部函数

内部函数：定义的函数只能被本文件访问，其他文件不能访问

 1> 允许不同文件中有同名的内部函数

 

 static对函数的作用：

 1> 定义一个内部函数

 2> 声明一个内部函数

 

 extern对函数的作用：

 1> 完整地定义一个外部函数

 2> 完整地声明一个外部函数

 (extern可以省略，默认情况下声明和定义的函数都是外部函数)

 

    全局变量分2种：

 外部变量：定义的变量能被本文件和其他文件访问

 1> 默认情况下，所有的全局变量都是外部变量

 1> 不同文件中的同名外部变量，都代表着同一个变量

 

 内部变量：定义的变量只能被本文件访问，不能被其他文件访问

 1> 不同文件中的同名内部变量，互不影响

 

 static对变量的作用：

 定义一个内部变量

 

 extern对变量的作用：

 声明一个外部变量

 

 static对函数的作用：

 定义和声明一个内部函数

 

 extern对函数的作用：

 定义和声明一个外部函数（可以省略）

 

 一、extern与函数

　　如果一个程序中有多个源文件(.c)，编译成功会生成对应的多个目标文件(.obj)，这些目标文件还不能单独运行，因为这些目标文件之间可能会有关联，比如a.obj可能会调用c.obj中定义的一个函数。将这些相关联的目标文件链接在一起后才能生成可执行文件。

先来理解2个概念：

• 外部函数：如果在当前文件中定义的函数允许其他文件访问、调用，就称为外部函数。C语言规定，不允许有同名的外部函数。
• 内部函数：如果在当前文件中定义的函数不允许其他文件访问、调用，只能在内部使用，就称为内部函数。C语言规定不同的源文件可以有同名的内部函数，并且互不干扰。

接下来就演示在一个源文件中调用另外一个源文件定义的函数，比如在main.c中调用one.c中定义的one函数。

1.首先在one.c中定义了一个one函数

如果你想让这个one函数可以被main.c访问，那么one函数就必须是外部函数。完整的定义是要加上extern关键字。

不过这个extern跟auto关键字一样废，完全可以省略，因为默认情况下，所有的函数就是外部函数。我们可以简化一下：

 

2.接下来，我想在main.c的main函数中，调用one.c中的one函数

怎样才能调用one.c中的one函数呢？你可能会产生2个想法：

想法1：直接在main函数中写上one();

这个做法肯定不行，因为main函数根本不知道one函数的存在，怎么调用呢？这个在标准C编译器里面会报错的，但是在Xcode中只是个警告。

想法2：在main.c中包含one.c文件

大家都知道#include的作用纯粹就是内容拷贝，所以又相当于

哎，这么一看好像是对的哦，在main函数前面定义了个one函数，然后在main函数中调用了这个one函数。从语法上看是对的，所以编译是没问题的。但是这个程序不可能运行成功，因为在链接的时候会报错。我们已经在one.c中定义了one函数，现在又在main.c中定义one函数，C语言规定不允许有同名的外部函数，链接的时候链接器会发现在one.obj和main.obj中定义了同一个函数，会直接报错，Xcode中的错误信息是这样的：

duplicate symbol _one是说one这个标识符重复了，linker是指链接器。

上面的2种想法都是不可行的，其实思路是一致的：让main函数知道one函数的存在。正确的做法应该是在main函数前面对one函数进行提前声明(看清楚，是声明，不是定义，定义和声明是两码事)。

 

3.在main函数前面对one函数进行提前声明

你想要把其他源文件中定义的外部函数拿过来声明，完整的做法，应该使用extern关键字，表示引用别人的"外部函数"

运行程序，从控制台输出可以发现 "one.c中定义的one函数" 已经被 "main.c的main函数" 成功调用了。

也有人可能会马上冒出一个想法：假如除开one.c，还有其他源文件也有定义这个one函数怎么办？那main函数调用的究竟是谁的one函数啊？放心，绝对不会有这种情况，刚才不是说了么，不允许重复定义同一个外部函数，不然链接器会报错的，所以只会有一个外部one函数。

上述就是extern关键字对函数的作用：用来定义和声明一个外部函数。其实extern又跟auto一样废，完全可以省略。于是，我们可以简化成这样：

为了模块化地开发，在正规的项目里面，我们会把one函数的声明写到另一个头文件中，当然，这个头文件的命名最好有意义、规范一点，比如叫one.h。以后，谁想调用这个one函数，包含one.h这个头文件就行了。于是最后的代码结构是这样的：

  

 

二、static与函数

1.定义内部函数

从上面的例子可以看出，one.c中定义的one函数是可以被其他源文件访问的。其实有时候，我们可能想定义一个"内部函数"，也就是不想让其他文件访问本文件中定义的函数。这个非常简单，你只需要在定义函数的时候加个static关键字即可。

(我们就在上面例子的代码基础上进行修改)

我在void one()的前面加了个static，代表one函数是个内部函数。

然后你会发现程序运行不起来了，在链接的时候就报错了。报错的原因很简单：我们在main.c中调用了one.c中定义的one函数，但是现在one.c的one函数是个"内部函数"，不允许其他文件访问。我们来看看错误信息：

第1个红框中的Undefined symbols...意思是one这个标识符没有被定义，也就是找不到one；第2个红框的linker表明是链接器报错了。

但这个程序是可以编译成功的，因为我们在main函数前面声明了one函数(函数的声明和定义是两码事)，这个函数声明可以理解为：在语法上，骗一下main函数，告诉它one函数是存在的，所以从语法的角度上main函数是可以调用one函数的。究竟这个one函数存不存在呢，有没有被定义呢？编译器是不管的。在编译阶段，编译器只会检测单个源文件的语法合不合理，并不检测函数有没有定义，只有在链接的时候才会检测这个函数存不存在，也就是有没有被定义。

  

我们再来讨论一个问题，为什么好多情况下都是可以成功编译，但是链接的时候报错呢？只要你理解编译和链接的作用就好办了。

所谓编译，就是单独检查每个源文件的语法是否合理，并不会检查每个源文件之间的关联关系，一个源文件编译成功就生成一个目标文件。

所谓链接，就是检查目标文件的关联关系，将相关联的目标文件组合在一起，生成可执行文件。

看完这2个概念，再回去思考下前面报的错，应该可以完全明白了。

 

2.声明内部函数

我们还可以用static声明一个内部函数

#include <stdio.h>
 
 static void test();
 
 int main(int argc, const char * argv[])
 {
     test();
     return 0;
 }
 
 static void test() {
     printf("调用了test函数");
 }

在第11行定义了一个test函数，这是一个内部函数，接着在第3行对test函数进行提前声明，然后就可以在第7行可以调用test()函数了

 

三、static、extern与函数的总结

 

1.static

 

* 在定义函数时，在函数的最左边加上static可以把该函数声明为内部函数(又叫静态函数)，这样该函数就只能在其定义所在的文件中使用。如果在不同的文件中有同名的内部函数，则互不干扰。

 

* static也可以用来声明一个内部函数

 

 

 

2.extern

 

* 在定义函数时，如果在函数的最左边加上关键字extern，则表示此函数是外部函数，可供其他文件调用。C语言规定，如果在定义函数时省略extern，则隐含为外部函数。

 

* 在一个文件中要调用其他文件中的外部函数，则需要在当前文件中用extern声明该外部函数，然后就可以使用，这里的extern也可以省略。

 

 

一、在Java中，全局变量的定义没有严格的位置规定

全局变量可以定义在类的最前面，也可以定义在类的最尾端，也就说一个方法可以访问在它之后定义的变量。

可以看到，第4行定义的test方法可以访问第8行定义的变量a，这是完全没有问题的。

 

二、在C语言中，全局变量定义的位置是有限制的

默认情况下，一个函数不可以访问在它后面定义的全局变量

在第4行定义的main函数中尝试访问第9行定义的变量a，编译器直接报错了。

解决这个错误的话，有2种办法：

第1种办法：将变量a定义在main函数的前面

这样做编译器就不会找你麻烦了。

 

第2种办法：在main函数前面对变量a进行提前声明

也就是让main函数知道变量a的存在就行了，至于变量a定义在哪个位置，main函数不用管。

* 完整的变量声明需要用extern关键字

第3行是对变量a进行声明，第10行是定义变量a，再次强调，声明和定义是两码事。在第6行操作的就是第10行定义的变量a。

注意：你不能省略第10行的定义，只留下第3行的声明，因为extern是用来声明一个已经定义过的变量。

 

三、重复定义同一个变量

* 其实，你也可以直接在main函数前面再定义一次a

看到这一幕，你可能很惊讶，但编译器是不会报错的。在这种情况下，第3行和第10行的变量a代表着同一个变量。

 

* 以此类推，如果我们写了无数遍全局变量int a;，它们代表的都是同一个变量。

第3到第6行、第13到第17行的变量a都代表着同一个变量。

 

* 还要注意的一点是，我们也可以将全局变量a声明为局部变量后再使用！！！

注意：第2、第5、第6、第10行都代表着同一个变量。其实，从第6行a的颜色(浅蓝色)都可以看出，这个a依然是个全局变量。

(这是Xcode的特性，如果在函数内部访问了全局变量，全局变量就会显示浅蓝色，如果函数内部访问的是局部变量，局部变量就显示普通的黑色。当然，不同的开发工具有不同的显示方案)

 

* 但是，如果你将第5行的extern去掉，那情况就完全不一样了，相信有编程经验的你都懂得这是什么情况了

第2、第10行代表着同一个全局变量，而第5、第6行则是一个局部变量，跟外面的那个全局变量没有半毛钱的关系。其实从第5、6行a的颜色(黑色)都可以看出是个局部变量。

 

四、不同源文件中的同名变量

前面讲到，你在一个源文件中无论写多少遍全局变量int a;，它们代表的都是同一个变量。还有一个事实，假如在另一个源文件中也有全局变量int a;，那么这两个源文件的所有全局变量int a;都代表着同一个变量。

   

注意：main.c和test.c中的全局变量a都代表着同一个变量。

我们可以证明一下：

首先，在test.c中定义一个函数来查看a的值

然后在main.c的第9行修改a的值为10，然后调用test.c的test函数看看test.c中a的值

控制台的输出已经证明了一切。

 

* 当然，extern关键字还是适用的，比如:

和

或者是:

和

上面的两种情况下，test.c和main.c中使用的全局变量a都还是代表着同一个变量

注意了，不可以两个文件的所有全部变量a都用extern，下面的做法是错误的：

和

因为extern是用来声明一个已经定义过的变量，这两个文件都是在声明变量，没有人定义变量，在链接的时候肯定报错：

大致错误意思是：标示符a未定义

 

五、static关键字

但很多时候，我们并不想让源文件中的全局变量跟其他源文件共享，相当于私有的全局变量，那么你就得用static关键字来定义变量。

这样写完，test.c和main.c的变量a分别代表着不同的变量，它们是没有联系的、互不干扰的。也就是说，main.c无法访问test.c中的变量a，因此在main.c中将a修改为10后，test.c中的a依然为0。输出结果：。

 其实static还可以用来修饰局部变量，这个在《变量类型》中说过，不再阐述了。

 

* 因为main.c已经没有权限访问test.c中的变量a了，所以下面的写法是错误的：

 和

extern是用来声明已经定义过而且能够访问的变量，虽然test.c中有定义过变量a，但是test.c中变量a的作用域是只限于test.c文件，main.c没有访问权限，所以main.c中的extern是废的。

链接的时候报错：标示符a未定义

除非main.c自己定义一个变量a，这样子extern才是有效的，不过这时候main.c和test.c中的变量a是分别代表着不同变量

 

六、static和extern的总结

1.extern可以用来声明一个全局变量，但是不能用来定义变量

2.默认情况下，一个全局变量是可以供多个源文件共享的，也就说，多个源文件中同名的全局变量都代表着同一个变量

3.如果在定义全局变量的时候加上static关键字，此时static的作用在于限制该全局变量的作用域，只能在定义该全局变量的文件中才能使用，跟其他源文件中的同名变量互不干扰

 

#include <stdio.h>

/*
 static修饰局部变量的使用场合：
 1.如果某个函数的调用频率特别高
 2.这个函数内部的某个变量值是固定不变的
 */

void test()
{
    static double pi = 3.14;
    
    double zc = 2 * pi * 10;
    
    int a = 0;
    a++;
    printf("a的值是%d\n", a); // 1
    
    /*
     static修饰局部变量：
     1> 延长局部变量的生命周期：程序结束的时候，局部变量才会被销毁
     2> 并没有改变局部变量的作用域
     3> 所有的test函数都共享着一个变量b
     */
    static int b = 0;
    b++;
    printf("b的值是%d\n", b); // 3
}

int main()
{
    for (int i = 0; i<100; i++) {
        test();
    }
    
    
    test();
    
    test();
    
    test();
    
    
    return 0;
}

 

   递归：

 设计一个函数，用来计算b的n次方

  递归的2个条件：

 1.函数自己调用自己

 2.必须有个明确的返回值

#include <stdio.h>
int pow2(int b, int n);

int main()
{
    int c = pow2(3, 2);
    
    printf("%d\n", c);
    return 0;
}

/*
 pow2(b, 0) == 1
 pow2(b, 1) == b == pow2(b, 0) * b
 pow2(b, 2) == b*b == pow2(b, 1) * b
 pow2(b, 3) == b*b*b == pow2(b, 2) * b
 
 1> n为0，结果肯定是1
 2> n>0，pow2(b, n) == pow2(b, n-1) * b
 */

int pow2(int b, int n)
{
    if (n <= 0) return 1;
    return pow2(b, n-1) * b;
}