深入理解C++内链接与外链接的意义

上一篇博客给大家解释了“程序运行链接”的概念与意义，并区分了动态链接库与静态链接库。接下来想和大家谈一下c++的内链接与外链接的区别与意义。看完之后，希望你能理解以下几个问题~

1.      为什么不要在头文件中定义具有外部链接的实体？

2.      在头文件中定义具有内部链接的实体有什么劣势？

3.      内部链接与外部链接存在的意义是什么？

首先理解什么是编译单元？

我们知道，其实编译器在编译代码时，只会去编译.cpp格式的源文件，并且预编译器会递归的把.cpp所有#include的头文件都“拷贝”到.cpp文件中去，之后对这个文件再进行编译，生成二进制的.obj文件。那么其实每一个.cpp文件都是一个编译单元。

声明与定义

一个声明将一个名称引入一个作用域，c++中在同一个作用域中可以重复声明，除了类中的成员函数与成员变量的声明。以下都是声明：

extern int number; //外部引用声明

typedef int  int32; // typedef声明

class a;          //类的前置声明

using std::cin;   //名字空间引用声明

friend f;         //友元声明

int testfun();    //函数前置声明

定义决定了一个实体在一个作用域的唯一描述，同一作用域不可以重复定义一个实体。以下都是定义：

int a;

class myclass{…};

myclass ma;

static int b;

enum{first, second,third};

const int m = 2;

void hello(){…}

什么是内部链接？

如果一个名称对于他的编译单元是局部的，并且在链接时不会与其他的编译单元中同样的名字冲突，那么这个名称就拥有内部链接。这个实体有内部链接，他就不会与其他.cpp文件同名的实体冲突。换个说法，那些编译单元（.cpp）中不能向其他编译单元（.cpp）展示提供其定义的函数、变量就拥有内部链接

那么哪些实体拥有内部链接？

1.      静态（static）全局变量，*函数，友元函数定义

2.      类的定义

3.      内联函数定义

4.      union共用体定义

5.      名字空间的const常量定义

6.      枚举类型定义

7.      所有的声明（有人将声明归结为无链接）

什么是外部链接？

一个多文件的程序中，一个实体可以在链接时与其他编译单元交互，那么这个实体就拥有外部链接。

换个说法，那些编译单元（.cpp）中能想其他编译单元（.cpp）提供其定义，让其他编译单元(.cpp)使用的函数、变量就拥有外部链接

那么哪些实体拥有外部链接？

1.      类的非内联函数（包括成员函数和静态类成员函数）的定义

2.      类的静态成员变量的定义

3.      名字空间或全局的非静态的*函数，非静态变量，非友元函数的定义

那么这里总结一下，定义这样的内链接与外链接有什么意义？

所谓链接，就是因为项目工程的不断扩大，写在一个.cpp文件即难以维护，又不好去合作开发。所以去将代码按照比较有条理的，分成多个文件，让其可以独立编译，在最后运行在整合到一起，也就是通过链接再去找到需要的代码。这时候就需要外链接定位到合适的代码。

比如我们定义的全局函数和变量，可以跨模块的链接使用。

有一些名字定义所表示的实体拥有外部链接，这样就意味着他可以跨越编译单元去进行代码的链接。所以，拥有外部链接的实体如果被声明在头文件并且被多个.cpp文件包含,可能就会出现链接冲突错误，因为每个包含这个拥有外部链接实体的.cpp都会分配空间，当多个编译单元链接的时候，连接器就会面对多个相同的名字，无法正常链接到正确的对象。

下面举个例子：(vs2012环境下)

//lesson.h

namespace lesson

{
         int  test;

}

//lesson.cpp

#include "stdafx.h"

#include "lesson.h"

int _tmain(intargc,_tchar*argv[])

{
         system("pause");

         return0;

}

//test.cpp

#include "lesson.h"

我们就会看到

error lnk2005: "intlesson::test" (?test@lesson@@3ha) 已经在 lesson.obj 中定义c:\users\user\documents\visual studio 2012\projects\lesson\lesson\stdafx.obj

这样的错误提示。

而对于拥有内部链接的实体则不会出现这样的情况，因为他不会与其他.cpp的同名实体产生冲突。比如我们将上面的lesson.h改为

//lesson.h

class lesson

{
         int  test;

}

这样就不会有任何错误，因为类的定义是有内部链接的。

如果在lesson.h里面再定义静态变量，枚举类，进行各种声明等，这些实体由于有内部链接所以仍然是合法的，编译器会认为你想在各个编译单元中都有一个私有的副本。

那么进一步的概括这些内容就是一句话  

相同作用域内的声明可以有多个，但是只能定义一次。

先不考虑内链接还是外链接，我们都知道一个{}里面不可能定义两个一模一样的名字。对于一个单独的.cpp文件，我们是知道的，但是对于多个文件，好像就稍微有点晕。其实，这是一个道理，我们的外部链接就是让各个.cpp文件能链接到一起，这样在.cpp文件遇到第一个{}之前，他们的作用域就可以理解为相同的，所以拥有外部链接的实体（全局函数，变量等）出现在第一个{}之前，而且名字相同，那就是出现了定义重复的错误。

我们再看，所有的声明都是有内部链接的，然而他其实可以链接到其他文件，因为他的定义是在其他的编译单元的，所以多个编译单元拥有相同的声明也是合理的。但是，我们知道，这个声明对应的定义肯定只有一个。

最后再给出一个c++编程建议，慎重考虑在头文件中定义有链接的实体

一，如果头文件是像int a=1;这样的定义，被包含在多个.cpp文件后肯定会报出链接错误。

二，如果是想static int a = 2;这样的定义就会在所有包含他的.cpp文件中生成一个副本，如果被大量源文件include的话，就会占据大量的空间，造成内存浪费。

总结

到此这篇关于c++内链接与外链接意义的文章就介绍到这了,更多相关c++内链接与外链接内容请搜索以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持！