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内部链接与外部链接

2010-01-07 17:06 211 查看
作者Blog:http://blog.csdn.net/SpitFire/
在说内部连接与外部连接前,先说明一些概念。 1.声明
一个声明将一个名称引入一个作用域;
在c++中,在一个作用域中重复一个声明是合法的 以下都是声明: int foo(int,int); //函数前置声明 typedef int Int; //typedef 声明 class bar; //类前置声明 extern int g_var; //外部引用声明 class bar; //类前置声明 typedef int Int; //typedef 声明 extern int g_var; //外部引用声明 friend test; //友员声明 using std::cout; //名字空间引用声明 friend test; //友员声明 using std::cout; //名字空间引用声明 int foo(int,int); //函数前置声明 在同一个作用域中你可以多次重复这些声明。 有两种声明不能重复,那就是类成员函数及静态数据成员的声明 class foo { static int i; static int i;//不可以 public: int foo(); int foo();//不可以 }; 2.定义
一个定义提供一个实体(类型、实例、函数)在一个作用域的唯一描述。 在同一作用域中不可重复定义一个实体。 以下都是定义: int y; class foo {...}; struct bar {...}; foo* p; static int i; enum Color{RED,GREEN,BLUE}; const double PI = 3.1415; union Rep{...}; void test(int p) {}; foo a; bar b; 3.编译单元
当一个c或cpp文件在编译时,预处理器首先递归包含头文件,形成一个含有所有必要信息的单个源文件,这个源文件就是一个编译单元。这个编译单元会被编译成为一个与cpp文件名同名的目标文件(.o或是.obj)。连接程序把不同编译单元中产生的符号联系起来,构成一个可执行程序。 4.自由函数
如果一个函数是自由函数,那么这个函数不是类的成员函数,也不是友元函数。 下面来看内部连接和外部连接
内部连接:如果一个名称对于它的编译单元来说是局部的,并且在连接时不会与其它编译单元中的同样的名称相冲突,那么这个名称有内部连接(注:有时也将声明看作是无连接的,这里我们统一看成是内部连接的)。
以下情况有内部连接: a)所有的声明 b)名字空间(包括全局名字空间)中的静态自由函数、静态友元函数、静态变量的定义 c)enum定义 d)inline函数定义(包括自由函数和非自由函数) e)类的定义 f)名字空间中const常量定义 g)union的定义 外部连接:在一个多文件程序中,如果一个名称在连接时可以和其它编译单元交互,那么这个名称就有外部连接。 以下情况有外部连接: a)类非inline函数总有外部连接。包括类成员函数和类静态成员函数 b)类静态成员变量总有外部连接。 c)名字空间(包括全局名字空间)中非静态自由函数、非静态友元函数及非静态变量 下面举例说明: a)声明、enum定义、union定义有内部连接 所有的声明、enum定义及union定义在编译后不会产生连接符号,也就是在不同编译单元中有相同名称的声明及enum、union定义并不会在连接时发生发现多个符号的错误。
//  main.cpp
typedef int Int; //typedef 声明,内部连接
enum Color{red}; //enum定义,内部连接
union X          //union定义,内部连接
{
long a;
char b[10];
};
int  main(void)
{
Int i =  red;
return i;
}

// a.cpp
typedef int  Int;  //在a.cpp中重声明一个int类型别名,在连接时不会发生错误
enum Color{blue}; //在a.cpp中重定义了一个enum Color,在连接时不会发生错误
const Int i  =blue;  //const常量定义,内部连接
union X            //union定义,内部连接
{
long a;
char b[10];
};


b)名字空间中静态自由函数、静态友元函数、静态变量、const常量定义有内部连接
//  main.cpp

namespace test
{
int  foo();  //函数声明,内部连接

static int i  = 0;  //名字空间静态变量定义,内部连接

static int  foo()  { return  0;}  //名字空间静态函数定义,内部连接

}
static  int i =  0; //全局静态变量定义,内部连接

static int  foo()  {return  1;}  //全局静态函数定义,内部连接

const int k  = 0;  //全局const常量定义,内部连接

int main(void)
{
return  0;
}

//a.cpp

namespace test
{
int i  = 0;  //名字空间变量定义,外部连接

int foo() {return 0;} //名字空间函数定义,外部连接

}
int i  = 0;  //全局变量定义,外部连接

int k = 0; //全局变量定义,外部连接

int foo()
{
return  2;
}  //全局函数定义,外部连接


在全局名字空间中,main.cpp中定义了静态变量i,常量k,及静态自由函数foo等,这些都有内部连接。如果你将这些变量或函数的static或是const修饰符去掉,在连接时就会出现multiply defined symbols错误,它们与a.cpp中的全局变量、全局函数发生冲突。
c)类定义总有内部连接,而非inline类成员函数定义总有外部连接,不论这个成员函数是静态、虚拟还是一般成员函数,类静态数据成员定义总有外部连接。 1.类的定义有内部连接。如果不是,想象一下你在4个cpp文件中include定义了类Base的头文件,在4个编译单元中的类Base都有外部连接,在连接的时候就会出错。 看下面的例子:
//main.cpp

class B //类定义,内部连接
{
static  int s_i;  //静态类成员声明,内部连接
public:
void  foo()
{
++s_i;
}  //类inline函数,内部连接
};
struct D
{
void  foo();  //类成员函数声明,内部连接
};
int B::s_i = 0; //类静态数据成员定义,外部连接

void D::foo() //类成员函数定义,外部连接
{
cout  <<  "D::foo in main.cpp" <<endl;
}
int  main()  //main函数,全局自由函数,外部连接
{
B b;
D d;
return  0;
}

//a.cpp

class B
{
int  k;
};

struct D
{
int  d;
};


在这个例子中,main.cpp与a.cpp中都有class B和class D的定义,但在编译这两个cpp文件时并不发生link错误。 2.类的非inline成员函数(一般,静态,虚拟都是)总有外部连接,这样当你include了某个类的头文件,使用这个类的函数时,就能连接到正确的类成员函数上,继续以上面为例子,如果把a.cpp中的struct D改为 struct D //类定义 { int d; void foo(); //类成员函数声明 }; void D::foo() //类成员函数定义,外部连接 { cout << " D::foo in a.cpp" <<endl; } 这时main.cpp与a.cpp中的D::foo都有外部连接,在连接就会出现multiply defined symbols错。 3.类的静态数据成员有外部连接,如上例的B::s_i,这样当你在main.cpp中定义了类静态数据成员,其它编译单元若使用了B::s_i,就会连接到main.cpp对应编译单元的s_i。 d)inline函数总有内部连接,不论这个函数是什么函数
//  main.cpp

inline int foo()
{
return  1;
}  //inline全局函数,内部连接

class Bar //类定义,内部连接
{
public:
static  int f() { return  2;}  //inline  类静态函数,内部连接
int g(int i) { return i;} //inline 类成员函数,内部连接
};
class Base
{
public:
inline  int k(); //类成员函数声明,内部连接
};
inline int  Base::k()
{
return  5;
}  //inline  类成员函数,内部连接

int main(void)
{
return  0;
}


如果你的Base类是定义在Base.h中,而Base的inline 函数是在Base.cpp中定义的,那么在main.cpp中include "Base.h"编译不会出现问题,但在连接时会找不到函数k,所以类的inline函数最好放到头文件中,让每一个包含头文件的cpp都能找到inline函数。 现在对c++中的连接有了一个认识,能清楚的知道是什么原因产生连接时错误。当你在连接时产生连接不到的错误,这说明所有的编译单元都没有这个实体的外部连接;当你在连接时发现有多个连接实体,这说明有多个编译单元提供了同名的有外部连接的实体。同时,在进行程序设计时,也要注意不要使只有本编译单元用到的函数、类、变量等有外部连接,减少与其它编译单元的连接冲突。 不过在这里没有说明template函数及template class的连接性,并且对一些特别的情况也没有作出说明(比如inline函数不能被inline),欲知后事如何,且听下回分解 :)。
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