C语言链接属性

什么是链接属性

我们编译C程序时通常不止一个源文件，不同源文件中可能有相同的标识符，链接就决定了不同源文件中标识符的关系，即相同标识符是否指向同一个实体。

更通俗地说，就是在两个不同文件中的变量、函数声明是否指向同一个实体。比如：a、b文件同时声明了变量c，链接属性就指定了这两处变量c是否是同一个c。

链接属性指明了这一关系。通过改变标识符链接属性，你能决定在a文件中的标识符要不要指向b文件中相同标识符的声明。

链接属性的分类

链接属性有三种：

• external - 外部链接
• internal - 内部链接
• none - 无链接

对于external属性的标识符，不同文件中出现的多个同名称标识符指向同一个实体。在C语言中，用extern关键字在声明中指定以引用其他文件中定义的相同标识符。

对于internal属性的标识符，仅在当前文件内该标识符指向同一个实体。在C语言中，用static关键字在声明中指定让标识符变为该文件私有（只有对原本缺省的链接属性为external的标识符，才能用static关键字改变其链接属性为internal）。

对于none属性的标识符，在每个声明位置都是一个新的实体。C语言中，没有对应的关键字，由上下文确定。

默认的链接属性

标识符的默认的链接属性与其出现的位置有关。

• 程序的全局变量、所有函数默认的链接属性为external。

• 其余标识符的默认链接属性为none。

在以下例子中，b、c、f的链接属性就是external：

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

具体用法

extern

在a文件中想要使用b文件中定义的external属性标识符，可使用extern关键字在a文件中声明。

即使该标识符所在上下文下默认链接属性为external，也建议使用extern关键字显式说明，有利于增加程序可读性。

static

在a文件定义了一个全局标识符，但不想被其他文件访问，可以对该标识符加上static关键字。

在a、b文件中定义了同样的标识符，通过static关键字可以避免多重定义问题。

同一个标识符在链接中只能存在一个，那么通过内部链接的方式可以隔绝同名外部链接，且限定了外部编译单元不能访问该文件全局标识符。

再次提醒：只有对原本缺省的链接属性为external的标识符，才能用static关键字改变其链接属性为internal

一些细节

1. 对于external属性的标识符，你可以在多个不同源文件中声明，但是你只能在一处初始化。否则就会出现重复定义的问题：multiple definition of 'a';。
2. extern关键字声明的标识符用于访问其他文件中定义的同名的标识符，因此无法进行初始化。如果你对extern声明的变量进行初始化就会生成警告：warning: ‘a’ initialized and declared ‘extern’。
3. 如果在其他文件中不存在相应的标识符定义，却在当前文件中使用了extern声明，会报错：undefined reference to 'a'，原理同2。
4. external属性的标识符总是静态存储类型。
5. static关键字还有改变存储类型的作用，因此，其作用与上下文环境有关，只有对于默认链接属性为external的标识符，才有改变链接属性的作用。
6. C++中，const变量隐含的具有internal属性，C中并不具有这一性质。

实例分析

external链接重复定义

a.c：

#include <stdio.h>

int a = 3;

int main(void)
{
    printf("a = %d\n", a);
    return 0;
}

b.c：

int a = 1;

编译运行：

$ gcc a.c b.c
/usr/bin/ld: /tmp/ccoNPRr3.o:(.data+0x0): multiple definition of `a'; /tmp/cc8qHzR5.o:(.data+0x0): first defined here
collect2: error: ld returned 1 exit status

a.c和b.c中的变量a在上下文中缺省为外部链接属性，两处都进行了声明，因此报错重复定义。

internal和none

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
    }
}

1. 作用域不同。这个跟链接属性无关，不是由链接属性决定的，作用域只与其上下文位置有关。但不难看出，internal属性标识符出现的位置都是在文件作用域，而none往往在代码块作用域。
2. 参不参与链接。这段代码很好地说明了internal属性的变量在文件内部参与链接，因为你能够在内部通过extern声明显示得到。而没有链接属性的变量无法通过这一方式得到。

internal链接

a.c：

#include <stdio.h>

static int a = 3;

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

b.c:

int a = 1;

编译运行：

$ gcc a.c b.c
$ ./a.out
a = 3

参考

• 《Pointers On C》

• Difference between internal and no linkage