extern,define,typedef

一、extern

extern可以置于变量或者函数前，以表示变量或者函数的定义在别的文件中，提示编译器遇到此变量和函数时在其他模块中寻找其定义。另外，extern也可用来进行链接指定。　　现代编译器一般采用按文件编译的方式，因此在编译时，各个文件中定义的全局变量是

　　互相透明的，也就是说，在编译时，全局变量的可见域限制在文件内部。下面举一个简单的例子。创建一个工程，里面含有A.cpp和B.cpp两个简单的C++源文件：

　　//A.cpp

　　int i;

　　void main()

　　{

　　}

　　//B.cpp

　　int i;

　　这两个文件极为简单，在A.cpp中我们定义了一个全局变量i，在B中我们也定义了一个全局变量i。

　　我们对A和B分别编译，都可以正常通过编译，但是进行链接的时候，却出现了错误，错误提示如下：

　　Linking...

　　B.obj : error LNK2005: "int i" (?i@@3HA)already defined in A.obj

　　Debug/A.exe : fatal error LNK1169: one or moremultiply defined symbols found

　　Error executing link.exe.

　　A.exe - 2 error(s), 0 warning(s)

　　这就是说，在编译阶段，各个文件中定义的全局变量相互是透明的，编译A时觉察不到B中也定义了i，同样，编译B时觉察不到A中也定义了i。

　　但是到了链接阶段，要将各个文件的内容“合为一体”，因此，如果某些文件中定义的全局变量名相同的话，在这个时候就会出现错误，也就是上面提示的重复定义的错误。

　　因此，各个文件中定义的全局变量名不可相同。

　　在链接阶段，各个文件的内容（实际是编译产生的obj文件）是被合并到一起的，因而，定义于某文件内的全局变量，在链接完成后，它的可见范围被扩大到了整个程序。

　　这样一来，按道理说，一个文件中定义的全局变量，可以在整个程序的任何地方被使用，举例说，如果A文件中定义了某全局变量，那么B文件中应可以使用该变量。修改我们的程序，加以验证：

　　//A.cpp

　　void main()

　　{

　　i = 100; //试图使用B中定义的全局变量

　　}

　　//B.cpp

　　int i;

　　编译结果如下：

　　Compiling...

　　A.cpp

　　C:\Documents and Settings\wangjian\桌面\try extern\A.cpp(5) : error C2065: 'i' : undeclaredidentifier

　　Error executing cl.exe.

　　A.obj - 1 error(s), 0 warning(s)

　　编译错误。

　　其实出现这个错误是意料之中的，因为：文件中定义的全局变量的可见性扩展到整个程序是在链接完成之后，而在编译阶段，他们的可见性仍局限于各自的文件。

　　编译器的目光不够长远，编译器没有能够意识到，某个变量符号虽然不是本文件定义的，但是它可能是在其它的文件中定义的。

　　虽然编译器不够远见，但是我们可以给它提示，帮助它来解决上面出现的问题。这就是extern的作用了。

　　extern的原理很简单，就是告诉编译器：“你现在编译的文件中，有一个标识符虽然没有在本文件中定义，但是它是在别的文件中定义的全局变量，你要放行！”

　　我们为上面的错误程序加上extern关键字：

　　//A.cpp

　　extern int i;

　　void main()

　　{

　　i = 100; //试图使用B中定义的全局变量

　　}

　　//B.cpp

　　int i;

　　互相透明的，也就是说，在编译时，全局变量的可见域限制在文件内部。下面举一个简单的例子。创建一个工程，里面含有A.cpp和B.cpp两个简单的C++源文件：

　　//A.cpp

　　int i;

　　void main()

　　{

　　}

　　//B.cpp

　　int i;

　　这两个文件极为简单，在A.cpp中我们定义了一个全局变量i，在B中我们也定义了一个全局变量i。

　　我们对A和B分别编译，都可以正常通过编译，但是进行链接的时候，却出现了错误，错误提示如下：

　　Linking...

　　B.obj : error LNK2005: "int i" (?i@@3HA)already defined in A.obj

　　Debug/A.exe : fatal error LNK1169: one or moremultiply defined symbols found

　　Error executing link.exe.

　　A.exe - 2 error(s), 0 warning(s)

　　这就是说，在编译阶段，各个文件中定义的全局变量相互是透明的，编译A时觉察不到B中也定义了i，同样，编译B时觉察不到A中也定义了i。

　　但是到了链接阶段，要将各个文件的内容“合为一体”，因此，如果某些文件中定义的全局变量名相同的话，在这个时候就会出现错误，也就是上面提示的重复定义的错误。

　　因此，各个文件中定义的全局变量名不可相同。

　　在链接阶段，各个文件的内容（实际是编译产生的obj文件）是被合并到一起的，因而，定义于某文件内的全局变量，在链接完成后，它的可见范围被扩大到了整个程序。

　　这样一来，按道理说，一个文件中定义的全局变量，可以在整个程序的任何地方被使用，举例说，如果A文件中定义了某全局变量，那么B文件中应可以使用该变量。修改我们的程序，加以验证：

　　//A.cpp

　　void main()

　　{

　　i = 100; //试图使用B中定义的全局变量

　　}

　　//B.cpp

　　int i;

　　编译结果如下：

　　Compiling...

　　A.cpp

　　C:\Documents and Settings\wangjian\桌面\try extern\A.cpp(5) : error C2065: 'i' : undeclaredidentifier

　　Error executing cl.exe.

　　A.obj - 1 error(s), 0 warning(s)

　　编译错误。

　　其实出现这个错误是意料之中的，因为：文件中定义的全局变量的可见性扩展到整个程序是在链接完成之后，而在编译阶段，他们的可见性仍局限于各自的文件。

　　编译器的目光不够长远，编译器没有能够意识到，某个变量符号虽然不是本文件定义的，但是它可能是在其它的文件中定义的。

　　虽然编译器不够远见，但是我们可以给它提示，帮助它来解决上面出现的问题。这就是extern的作用了。

　　extern的原理很简单，就是告诉编译器：“你现在编译的文件中，有一个标识符虽然没有在本文件中定义，但是它是在别的文件中定义的全局变量，你要放行！”

　　我们为上面的错误程序加上extern关键字：

　　//A.cpp

　　extern int i;

　　void main()

　　{

　　i = 100; //试图使用B中定义的全局变量

　　}

　　//B.cpp

　　int i;

　　顺利通过编译，链接。

         所以 extern int a;

　　仅仅是一个变量的声明，其并不是在定义变量a，并未为a分配内存空间。变量a在所有模块中作为一种全局变量只能被定义一次，否则会出现连接错误。

　　通常，在模块的头文件中对本模块提供给其它模块引用的函数和全局变量以关键字extern声明。例如，如果模块B欲引用该模块A中定义的全局变量和函数时只需包含模块A的头文件即可。这样，模块B中调用模块A中的函数时，在编译阶段，模块B虽然找不到该函数，但是并不会报错；它会在连接阶段中从模块A编译生成的目标代码中找到此函数。

二、define

#define在C或C++语言源程序中允许用一个标识符来表示一个字符串，称为“宏”。被定义为“宏”的标识符称为“宏名”。在编译预处理时，对程序中所有出现的“宏名”，都用宏定义中的字符串去代换，这称为“宏代换”或“宏展开”。宏定义是由源程序中的宏定义命令完成的。宏代换是由预处理程序自动完成的。

在C或C++语言中，“宏”分为有参数和无参数两种。

define的好处：

(1) 方便程序的修改

　　使用简单宏定义可用宏代替一个在程序中经常使用的常量，这样在将该常量改变时，不用对整个程序进行修改，只修改宏定义的字符串即可，而且当常量比较长时， 我们可以用较短的有意义的标识符来写程序，这样更方便一些。我们所说的常量改变不是在程序运行期间改变，而是在编程期间的修改，举一个大家比较熟悉的例 子，圆周率π是在数学上常用的一个值，有时我们会用3.14来表示，有时也会用3.1415926等，这要看计算所需要的精度，如果我们编制的一个程序中 要多次使用它，那么需要确定一个数值，在本次运行中不改变，但也许后来发现程序所表现的精度有变化，需要改变它的值， 这就需要修改程序中所有的相关数值，这会给我们带来一定的不便，但如果使用宏定义，使用一个标识符来代替，则在修改时只修改宏定义即可，还可以减少输入 3.1415926这样长的数值多次的情况，我们可以如此定义 #define pi 3.1415926，既减少了输入又便于修改，何乐而不为呢？

　　(2) 提高程序的运行效率

　　使用带参数的宏定义可完成函数调用的功能，又能减少系统开 销，提高运行效率。正如C语言中所讲，函数的使用可以使程序更加模块化，便于组织，而且可重复利用，但在发生函数调用时，需要保留调用函数的现场，以便子 函数执行结束后能返回继续执行，同样在子函数执行完后要恢复调用函数的现场，这都需要一定的时间，如果子函数执行的操作比较多，这种转换时间开销可以忽 略，但如果子函数完成的功能比较少，甚至于只完成一点操作，如一个乘法语句的操作，则这部分转换开销就相对较大了，但使用带参数的宏定义就不会出现这个问 题，因为它是在预处理阶段即进行了宏展开，在执行时不需要转换，即在当地执行。宏定义可完成简单的操作，但复杂的操作还是要由函数调用来完成，而且宏定义 所占用的目标代码空间相对较大。所以在使用时要依据具体情况来决定是否使用宏定义。

         无参宏的宏名后不带参数。

　　其定义的一般形式为："#define 标识符 字符串 "其中的“#”表示这是一条预处理命令。凡是以“#”开头的均为预处理命令。“define”为宏定义命令。“标识符”为所定义的宏名。“字符串”可以是常数、表达式、格式串等。

       1. 宏定义是用宏名来表示一个字符串，在宏展开时又以该字符串取代宏名，这只是一种简单的代换，字符串中可以含任何字符，可以是常数，也可以是表达式，预处理程序对它不作任何检查。如有错误，只能在编译已被宏展开后的源程序时发现。 2. 宏定义不是说明或语句，在行末不必加分号，如加上分号则连分号也一起置换。 3. 宏定义必须写在函数之外，其作用域为宏定义命令起到源程序结束。如要终止其作用域可使用#undef命令。

         #define 条件编译

　　头文件(.h)可以被头文件或C文件包含；重复包含（重复定义）由于头文件包含可以嵌套，那么C文件就有可能包含多次同一个头文件，就可能出现重复定义的问题的。 通过条件编译开关来避免重复包含（重复定义）

　　例如 #ifndef __headerfileXXX__

　　#define __headerfileXXX__

　　文件内容

　　#endif

三、typedef

         typedef 声明，简称 typedef，为现有类型创建一个新的名字。比如人们常常使用 typedef 来编写更美观和可读的代码。所谓美观，意指 typedef 能隐藏笨拙的语法构造以及平台相关的数据类型，从而增强可移植性和以及未来的可维护性。本文下面将竭尽全力来揭示 typedef 强大功能以及如何避免一些常见的陷阱。

         typedefchar * pstr;

　　int mystrcmp(pstr, pstr);

　　这里将带我们到达第一个 typedef 陷阱。标准函数 strcmp()有两个‘ const char *'类型的参数。因此，它可能会误导人们象下面这样声明 mystrcmp()：

　　int mystrcmp(const pstr, const pstr);

　　用GNU的gcc和g++编译器，是会出现警告的，按照顺序，‘const pstr'被解释为‘char* const‘（一个指向 char 的常量指针），而不是‘char *'（指向char 的指针）。这个问题很容易解决：

　　typedef const char* cpstr;

　　int mystrcmp(cpstr, cpstr); // 现在是正确的

　　记住：不管什么时候，只要为指针声明 typedef，那么都要在最终的 typedef 名称中加一个 const，以使得该指针本身所指对象不会通过指针被修改。

　typedef 有另外一个重要的用途，那就是定义机器无关的类型，例如，你可以定义一个叫 REAL 的浮点类型，在目标机器上它可以i获得最高的精度：

　　typedef long double REAL;

　　在不支持 long double 的机器上，该 typedef 看起来会是下面这样：

　　typedef double REAL;

　　并且，在连 double 都不支持的机器上，该 typedef 看起来会是这样：、

　　typedef float REAL;

　　你不用对源代码做任何修改，便可以在每一种平台上编译这个使用 REAL 类型的应用程序。唯一要改的是 typedef 本身。在大多数情况下，甚至这个微小的变动完全都可以通过奇妙的条件编译来自动实现。不是吗? 标准库广泛地使用 typedef 来创建这样的平台无关类型：size_t，ptrdiff 和 fpos_t 就是其中的例子。此外，象 std::string 和 std::ofstream 这样的 typedef 还隐藏了长长的，难以理解的模板特化语法，例如：basic_string，allocator> 和 basic_ofstream>。