前言

extern 是C/C++語(yǔ)言中表明全局變量或者函數(shù)作用范圍（可見性）的關(guān)鍵字，編譯器收到extern通知，則其聲明的變量或者函數(shù)可以在本模塊或者其他模塊使用。

對(duì)于函數(shù)而言，由于函數(shù)的聲明如“extern int method();”與函數(shù)定義“int method(){}”可以很清晰的區(qū)分開來，為了簡(jiǎn)便起見，可以把extern關(guān)鍵字省略，于是有了我們常見的函數(shù)聲明方式“int method();”，然而對(duì)于變量并非如此，變量的定義格式如“int i;”，聲明格式為“extern int i;”，如果省略extern關(guān)鍵字，就會(huì)造成混亂，故不允許省略。

一般用法

在本模塊中使用：

extern int a;
extern int b;
int maxbb(int l,int r) {
    return l > r ? l : r;
}
int main() {
    cout << maxbb(a, b) << endl;
}

int a = 10;
int b = 20;

當(dāng)前模塊的main函數(shù)在a和b之前定義，所以main函數(shù)對(duì)a和b是沒有訪問權(quán)限的，可以在main之前定義

extern int a;
extern int b;

這樣就可以正常訪問到a和b了。

跨模塊中

在模塊1 _extern.cpp中定義：

extern int _a = 10;
extern int _b = 20;

int maxAB(int a,int b) {
    return a > b ? a : b;
}

在模塊2 main.cpp中定義：

extern int _a;
extern int _b;
int maxAB(int a,int b);
int main() {
    cout << "a:" << _a << " b:" << _b << endl;
    cout << maxAB(100,200) << endl;
}

結(jié)果：
a:10 b:20
200

看到使用extern關(guān)鍵字使用到了外部模塊_extern.cpp中的全局變量以及函數(shù)。

標(biāo)準(zhǔn)定義使用extern關(guān)鍵字的步驟為：

• 1.定義一個(gè).h文件用來聲明需要提供外部訪問的變量或者函數(shù)。

module1.h
extern int _a;
extern int _b;
int maxAB(int a, int b);

2.定義一個(gè).cpp文件來初始化全局變量或者函數(shù)的實(shí)現(xiàn)

module1.cpp

#include "module1.h"

int _a = 100;
int _b = 200;

int maxAB(int x, int y) {
    return x > y ? x : y;
}

3.在需要使用到的地方使用extern關(guān)鍵字修飾。

//main.cpp
extern int _a;
extern int _b;
int maxAB(int a,int b);
int main() {
cout << "a:" << _a << " b:" << _b << endl;
cout << maxAB(100,200) << endl;
}

運(yùn)行結(jié)果：
a:100 b:200
200

如果我們把module1.h中如下定義：

extern int _a = 100；
extern int _b = 200;

這樣肯定會(huì)報(bào)錯(cuò)的，因?yàn)閑xtern int _a是變量聲明，而extern int _a = 100則是變量聲明和定義。 因?yàn)閙odule1.cpp中是將"module1.h" include到cpp中的，如果在.h中聲明和定義即使用extern int _a = 100方式，則會(huì)引起重復(fù)定義，而extern int _a是變量聲明，并非定義，所有不會(huì)重復(fù)。

extern 使用過程中的一些注意事項(xiàng)

這里引用掘友出的題：

數(shù)組通過外部聲明為指針時(shí)，數(shù)組和指針是不能互換使用的；那么請(qǐng)思考一下，在 A 文件中定義數(shù)組 char a[100]；在 B 文件中聲明為指針：extern char *a；此時(shí)訪問 a[i]，會(huì)發(fā)生什么；

先說結(jié)果，會(huì)引起 segmentation fault 報(bào)錯(cuò)；

這里涉及到了數(shù)組與指針的區(qū)別

數(shù)組與指針的區(qū)別

數(shù)組變量和枚舉常量一樣都屬于符號(hào)常量。注意，不是數(shù)組變量這個(gè)符號(hào)的值是那塊內(nèi)存的首地址， 而是數(shù)組變量這個(gè)符號(hào)本身代表了首地址，它就是這個(gè)地址值。這就是數(shù)組變量屬于符號(hào)常量的意義所在。

由于數(shù)組變量是一個(gè)符號(hào)常量，所以其可以看做是右值，而指針作為變量，只能看作為左值。 右值永遠(yuǎn)不等于左值，所以將指針賦予數(shù)組常量是不合法的。

例如：char a[] 中的 a 是常量，是一個(gè)地址，char *a 中 a 是一個(gè)變量，一個(gè)可以存放地址的變量。

extern 聲明全局變量的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)

被extern修飾的全局變量，在編譯期不會(huì)分配空間，而是在鏈接的時(shí)候通過索引去別的文件中查找索引對(duì)應(yīng)的地址。假設(shè)文件中聲明了一個(gè)：

extern char a[];

這是一個(gè)外部變量的聲明，聲明了一個(gè)外部的字符數(shù)組，編譯器看到這玩意時(shí)不會(huì)立即給a分配空間，而是等鏈接器進(jìn)行尋址，編譯器會(huì)將所有關(guān)于a的引用化為一個(gè)不包含類型的標(biāo)號(hào)，編譯完成后會(huì)得到一個(gè)目標(biāo)中間產(chǎn)物a.o，但是此時(shí)a.o中關(guān)于a還是一個(gè)無類型標(biāo)號(hào)，鏈接器連接的時(shí)候發(fā)現(xiàn)這個(gè)標(biāo)號(hào)，會(huì)去其他 中間產(chǎn)物中查找和這個(gè)標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)的地址，找到之后替換這個(gè)標(biāo)號(hào)。最后鏈接為一個(gè)可執(zhí)行的文件。

extern char * a;

這也是一個(gè)外部變量的聲明，它聲明了一個(gè)字符指針。編譯以及鏈接過程和前面字符數(shù)組過程類似，只是此時(shí)鏈接器在尋找符號(hào)地址的時(shí)候，找到的是前面聲明的 extern char a[] 字符數(shù)組，這里就有問題了 ：由于在這個(gè)文件中聲明的 a 是一個(gè)指針變量而不是數(shù)組，鏈接器的行為實(shí)際上是把指針 a 自身的地址定位到了另一個(gè) .cpp 文件中定義的數(shù)組首地址上， 而不是我們所希望的把數(shù)組的首地址賦予指針 a。（這很容易理解：指針變量也需要占用空間，如果說把數(shù)組的首地址賦給了指針 a，那么指針 a 本身在哪里存放呢？） 這就是癥結(jié)所在了。所以此例中指針 a 的內(nèi)容實(shí)際上變成了數(shù)組 a 首地址開始的 4 字節(jié)表示的地址

上述加粗部分的可以理解為，鏈接器認(rèn)為 a 變量本身的內(nèi)存位置是數(shù)組的首地址，但其實(shí) a 的位置是其他位置，其內(nèi)容才是數(shù)組首地址。

這里著重要理解的是：指針的地址以及指針的內(nèi)容的區(qū)別，指針本身也存在地址，鏈接器將數(shù)組的首地址賦予了指針本身，這樣肯定是不行的。

舉個(gè)例子，定義 char a[] = "abcd"，則外部變量 extern char a[] 的地址是 0x12345678 (數(shù)組的起始地址)， 而 extern char *a 是重新定義了一個(gè)指針變量 a，其地址可能是 0x87654321，因此直接使用 extern char *a 是錯(cuò)誤的。

通過上述分析，我們得到的最重要的結(jié)論是：使用 extern 修飾的變量在鏈接的時(shí)候只找尋同名的標(biāo)號(hào)，不檢查類型，所以才會(huì)導(dǎo)致編譯通過，運(yùn)行時(shí)出錯(cuò)。

extern "C"

extern "C"的真實(shí)目的是實(shí)現(xiàn)類C和C++的混合編程。在C++源文件中的語(yǔ)句前面加上extern "C"，表明它按照類C的編譯和連接規(guī)約來編譯和連接，而不是C++的編譯的連接規(guī)約。這樣在類C的代碼中就可以調(diào)用C++的函數(shù)or變量等。（注：我在這里所說的類C，代表的是跟C語(yǔ)言的編譯和連接方式一致的所有語(yǔ)言）

C和C++互相調(diào)用

前面我們說了extern “C”是為了實(shí)現(xiàn)C和C++混編，接下來就來講解下C與C++如何相互調(diào)用，在講解相互調(diào)用之前，我們先來了解C和C++編譯和鏈接過程的差異。

C++的編譯和鏈接

大家都知道C++是一個(gè)面向?qū)ο蟮木幊谭绞?，而面向?qū)ο笞詈诵牡奶匦跃褪侵剌d，函數(shù)重載給我們帶來了很大便利性。假設(shè)定義如下函數(shù)重載方法：

void log(int i);
void log(char c);
void log(float f);
void log(char* c);

則在編譯后：

_log_int
_log_char
_log_float
_log_string

編譯后的函數(shù)名通過帶上參數(shù)的類型信息，這樣連接時(shí)根據(jù)參數(shù)就可以找到正確的重載方法。

C++中給的變量編譯也是這樣一個(gè)過程，如全局變量會(huì)編譯為g_xx,類變量編譯為c_xx.連接時(shí)也是按照這種機(jī)制去查找對(duì)應(yīng)的變量的。

C的編譯和連接

C語(yǔ)言中并沒有重載和類這些特性，故不會(huì)像C++一樣將log(int i)編譯為log_int,而是直接編譯為log函數(shù)，當(dāng)C++去調(diào)用C中的log(int i)方法時(shí)，會(huì)找不到_log_int方法，此時(shí)extern “C”的作用就體現(xiàn)出來了。

下面來看下C和C++是如何互相調(diào)用的。

C++中調(diào)用C的代碼

假設(shè)一個(gè)C的頭文件cHeader.h中聲明了一個(gè)函數(shù)_log(int i)，如果C++要調(diào)用它，則必須添加上extern關(guān)鍵字。代碼如下：

//cHeader.h
#ifndef C_HEADER
#define C_HEADER
extern void _log(int i);
#endif // !C_HEADER

在對(duì)應(yīng)的cHeader.c文件中實(shí)現(xiàn)_log方法：

//cHeader.c
#include "cHeader.h"
#include <stdio.h>

void _log(int i) {
    printf("cHeader %d\n", i);
}

在C++中引用cHeader中的_log方法：

//main.cpp
extern "C" {
    //void _log(int i);
    #include "cHeader.h"
}
int main() {
    _log(100);
}

linux執(zhí)行上述文件的命令為：

• 1.首先執(zhí)行g(shù)cc -c cHeader.c，會(huì)產(chǎn)生cHeader.o；
• 2.然后執(zhí)行g(shù)++ -o C++ main.cpp cHeader.o
• 3.執(zhí)行程序輸出：Header 100

注意： 在main.cpp文件中可以不用包含函數(shù)聲明的文件，即“extern "C"{#include"cHeader.h"}”，而直接改用extern "C" void log(int i)的形式。那main.cpp是如何找到C中的log函數(shù)，并調(diào)用的呢？

那是因?yàn)槭紫韧ㄟ^gcc -c cHeader.c生成一個(gè)目標(biāo)文件cHeader.o，然后我們通過執(zhí)行g(shù)++ -o C++ main.cpp cHeader.o這個(gè)命令指明了需要鏈接的目標(biāo)文件cHeader.o。 main.cpp中只需要聲明哪些函數(shù)需要以C的形式調(diào)用，然后去目標(biāo)文件中查找即可。“.o”為目標(biāo)文件。類似Windows中的obj文件。

C中調(diào)用C++的代碼

C中調(diào)用C++中的代碼和前面的有所不同，首先在cppHeader.h中聲明一個(gè)_log_i方法。

#pragma once
extern "C" {
    void _log_i(int i);
}

在對(duì)應(yīng)的cppHeader.cpp中實(shí)現(xiàn)該方法：

#include "cppHeader.h"
#include <stdio.h>

void _log_i(int i) {
    printf("cppHeader:%d\n", i);
}

定義一個(gè)cMain.c文件調(diào)用_log_i方法：

extern void _log_i(int i);
int main() {
    _log_i(120);
}

注意點(diǎn)：

• 1.如果直接在.c文件中include “cppHeader.h”是會(huì)報(bào)錯(cuò)的，因?yàn)閏ppHeader.h中包含了extern “C”，而將cppHeader.h包含進(jìn)來，會(huì)直接展開cppHeader.h內(nèi)容，而extern “C”在C語(yǔ)言中是不支持的，所以會(huì)報(bào)錯(cuò)。
• 2.在.c文件中不加extern void _log_i(int i)也會(huì)報(bào)錯(cuò)

linux執(zhí)行上述文件的命令為：

（1）首先執(zhí)行命令：g++ cppHeader.cpp -fpic -shared -g -o cppHeader.so 該命令是將cppHeader.cpp編譯成動(dòng)態(tài)連接庫(kù)，其中編譯參數(shù)的解釋如下：

• -shared 該選項(xiàng)指定生成動(dòng)態(tài)連接庫(kù)（讓連接器生成T類型的導(dǎo)出符號(hào)表，有時(shí)候也生成弱連接W類型的導(dǎo)出符號(hào)），不用該標(biāo)志外部程序無法連接。相當(dāng)于一個(gè)可執(zhí)行文件
• -fPIC：表示編譯為位置獨(dú)立的代碼，不用此選項(xiàng)的話編譯后的代碼是位置相關(guān)的所以動(dòng)態(tài)載入時(shí)是通過代碼拷貝的方式來滿足不同進(jìn)程的需要，而不能達(dá)到真正代碼段共享的目的。
• -g：為調(diào)試

（2）然后再執(zhí)行命令：gcc cMain.c cppHeader.so -o cmain 該命令是編譯cMain.c文件，同時(shí)鏈接cppHeader.so文件，然后產(chǎn)生cmain的可執(zhí)行文件。

（3）最后執(zhí)行命令： ./cmain 來執(zhí)行該可執(zhí)行程序

結(jié)果：cppHeader:120

總結(jié)

本文主要講解了關(guān)于extern的三個(gè)知識(shí)點(diǎn)：

• 1.extern的基礎(chǔ)用法：本模塊以及跨模塊的使用
• 2.extern的在使用過程中的一些注意點(diǎn)，主要通過數(shù)組和指針的區(qū)別來講解。
• 3.extern “C”在C++中的用法以及原理：講解了關(guān)于C和C++互相調(diào)用以及內(nèi)部實(shí)現(xiàn)機(jī)制。

參考

extern “C“ 用法詳細(xì)說明 extern關(guān)鍵字用法詳解 【C/C++】extern 的一些注意事項(xiàng)

以上就是C/C++ extern關(guān)鍵字用法示例全面解析的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于C/C++ extern關(guān)鍵字用法的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！