内部链接与外部链接

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;            //命名空间引用声明


　　friend test;                 //友员声明


　　using std::cout;             //命名空间引用声明


　　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)命名空间(包括全局命名空间)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)命名空间中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)命名空间(包括全局命名空间)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)命名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; //命名空间静态变量定义，内部连接


　　static int foo() { return 0;} //命名空间静态函数定义，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; //命名空间变量定义，外部连接


　　int foo() {return 0;} //命名空间函数定义，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


　　在全局命名空间中，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。