C++ 内部链接 vs 外部链接

ref: https://www.geeksforgeeks.org/internal-linkage-external-linkage-c/

导读

生命周期(scope)和链接方式(linkage)很容易混淆，本文主要介绍生命周期和链接方式在C++中如何起作用的。

定义

• 生命周期(scope): 生命周期是指一个标识符(变量、常亮、类、对象、方法）可以访问的范围。

• 链接方式(linkage):链接描述标识符如何在整个程序或单个翻译单元中引用相同的实体。
  Internal Linkage and External Linkage

• 翻译单元(Translation Unit ): 翻译单元是包含源代码、头文件和其他依赖项的文件。所有这些源都被组合在一个文件中，用来产生一个单独的可执行对象。以有意义的方式将这些资源链接在一起是很重要的。例如，编译器应该知道printf定义位于stdio头文件中。

• 说明：生命周期在编译期间起作用，链接方式在链接期间起作用。scope is a property handled by compiler, whereas linkage is a property handled by linker.

• 内部链接(Internal Linkage): 一个标识符仅在当前翻译单元使用，通常可以使用关键字static标识为内部链接。

• 外部链接(External Linkage): 一个标识符在所有的翻译单元中可以使用，即在所有翻译单元共享，通常可以使用关键字extern标识为外部链接。

举例

内部链接

代码

// Animal.h
#ifndef ANIMAL_H_
#define ANIMAL_H_

void call_me(void);

static int animals = 8;
const int i = 5;

#endif

//Animal.cpp

#include 
#include "Animal.h"
void call_me(void)
{
    printf("const int i=%d, static int animals = %d\n", i, animals);
    printf("in Animal.cpp &i = %p,&animals = %p\n", &i, &animals);
}

// Feed.cpp
#include 
#include "Animal.h"
  
int main()
{
    printf("before change aninals:");
    call_me();
    animals = 2;
    printf("after change aninals:");
    printf("animals = %d\n", animals);
    call_me();

    printf("in Feed.cpp &i = %p,&animals = %p\n", &i, &animals);
    return 0;
}

编译链接

% g++ Feed.cpp Animal.cpp -o Feed  

运行

% ./Feed
before change aninals:const int i=5, static int animals = 8
in Animal.cpp &i = 0x10081dfa8,&animals = 0x100822014
after change aninals:animals = 2
const int i=5, static int animals = 8
in Animal.cpp &i = 0x10081dfa8,&animals = 0x100822014
in Feed.cpp &i = 0x10081dfa4,&animals = 0x100822010

分析

在Animal.cpp和Feed.cpp中， 变量i和animals的地址是不同的，即每个文件都是不同的变量。

外部链接

代码

// Animal.h
#ifndef ANIMAL_H_
#define ANIMAL_H_

void call_me(void);
extern int animals ;
extern const int i;

#endif

// Animal.cpp
#include 
#include "Animal.h"
int animals = 8;
const int i = 5;
void call_me(void)
{
    printf("const int i=%d, static int animals = %d\n", i, animals);
    printf("in Animal.cpp &i = %p,&animals = %p\n", &i, &animals);
}

// Feed.cpp
#include 
#include "Animal.h"
  
int main()
{
    printf("before change aninals:");
    call_me();
    animals = 2;
    printf("after change aninals:");
    printf("animals = %d\n", animals);
    call_me();

    printf("in Feed.cpp &i = %p,&animals = %p\n", &i, &animals);
    return 0;
}

编译链接

% g++ Feed.cpp Animal.cpp -o Feed  

运行

% ./Feed
before change aninals:const int i=5, static int animals = 8
in Animal.cpp &i = 0x100d14fb4,&animals = 0x100d19010
after change aninals:animals = 2
const int i=5, static int animals = 2
in Animal.cpp &i = 0x100d14fb4,&animals = 0x100d19010
in Feed.cpp &i = 0x100d14fb4,&animals = 0x100d19010

分析

在Animal.cpp和Feed.cpp中， 变量i和animals的地址是相同的，即所有的文件中该变量是共享的。