C语言链接属性的实践应用

什么是链接属性

链接属性与C语言中各个目标文件及函数的链接过程有关，用于认定不同文件的标识符（即程序中定义的各种名称，包括变量名、函数名）是否是同一个实体。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。

简单来说，链接属性的作用就是让你能在a文件中决定要不要访问b文件中的变量、函数。

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。

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);
}

实践应用

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。

即使该标识符所在位置默认链接属性为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。

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

• 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';。
• 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’。
• 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。
• external属性的标识符总是静态存储类型。
• 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。
• C++中，const变量隐含的具有internal属性，C中并不具有这一性质。

思考题

internal和none属性除了作用域不同还有什么区别？

以下代码一定程度上阐释了部分区别：

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
    }
}

实际上链接属性和作用域是两个概念。之所以产生以上问题，因为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。此处想引起读者对内链接更深入的思考，见问题2。

文件作用域已经能让程序访问同一文件变量，那么再进行内部链接的意义在哪?

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。

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;

编译后结果为：

a=3

以上仅为不完善的个人猜想，抛开隔绝外部链接这一点不谈，就内部链接这一名称而言，笔者对为什么要在同一个文件内部使用链接的设计仍然存疑，但目前该话题的答案超出了笔者的理解，因此更深入的讨论暂时留白。

拓展：感兴趣的同学可以尝试学习链接相关知识，或许会找到更确定的答案。

参考

• 《Pointers On C》

• Difference between internal and no linkage

总结