标头中的C vs C ++全局变量[重复]

Question

我知道全局变量不应该在头文件中定义，我们应该使用extern 只在头文件中声明它们。

但我仍然尝试在以下标头 lib.h 中定义一个全局变量：

//lib.h

int i;

void add();

尝试在 C 和 C++ 中使用此标头时，我得到了一些有趣的结果

在 C 中，我在 main.c 和 lib.c 中包含了标头，它编译并运行得很好：

//main.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "lib.h"

int main()
{
    printf("%d\n", i);
    add();
    printf("%d\n", i);
    return 0;
}    

----
//lib.c

#include "lib.h"

void add(){
    i++;
}

但是当我在 C++ 中使用类似的代码运行它时（lib.h 和 lib.cpp 与上面相同），它给出了一个关于 i 具有多个定义的变量的错误消息：

//main.cpp

#include <iostream>
#include "lib.h"
using namespace std;

int main()
{
    cout<<i<<endl;
    add();
    cout<<i<<endl;
    return 0;
}

为什么它在 C 中编译而不是在 C++ 中？

Answer 1

这种行为差异不是巧合，也不是编译器中的错误。这是对 C 和 C++ 标准的严格应用，它们在全局范围内拥有多个 int i; 的含义存在分歧。

在 C++ 中是无效的

在 C++ 中，int i; 是（未初始化的）对象的定义。 One Definition Rule (ODR) 不允许您多次定义同一个全局变量。

这是在 C++ 标准中定义的，在 [basic.def.odr]

部分

在 C 中有效

在 C 中，int i; 是一个暂定定义。对完全相同的全局变量进行多个临时声明是完全有效的。

这是在 C11 标准的 6.9.2 外部对象定义部分中定义的：

/2: 具有文件范围的对象的标识符声明 没有初始化器，也没有存储类说明符或 存储类说明符静态，构成一个暂定的 定义。如果一个翻译单元包含一个或多个暂定 标识符的定义，并且翻译单元不包含 该标识符的外部定义，则行为正是 好像翻译单元包含该文件的文件范围声明 标识符，与翻译结束时的复合类型 单位，初始化器等于 0。

请注意，该子句的措辞并未说明在多个翻译单元中定义相同变量的情况。上面标准引用的最后一句话并不意味着它是每个文件中的不同变量（为此，您需要内部链接，与static）。它只是说行为就像变量的初始值为 0。

这种中立是有原因的：

• 该标准将这种情况标识为未定义的行为：

  附件 J.2： 使用了带有外部链接的标识符，但在程序中有 不存在该标识符的确切一个外部定义，或 该标识符未使用且存在多个外部 标识符的定义

• 但该标准也将具有多个定义的情况确定为广泛支持的公共扩展，只要这些定义不相互矛盾：

  附件 J.5.11： 对象标识符可能有多个外部定义，无论是否明确使用 关键字extern；如果定义不一致，或者不止一个 初始化，行为未定义

重要建议

因此，如果您打算编写可移植代码，我强烈建议在标头中使用extern，并在一个且仅一个编译单元中定义值。这是安全、清晰、明确的，并且适用于 C 和 C++。

Answer 2

当我在 C++ 中使用类似代码运行它时，它会给出关于 i 变量具有多个定义的错误消息。这是为什么呢？

C++ 标准说：

[basic.def.odr] 每个程序都应包含 确切的一个定义，该定义在该程序之外的每个非内联函数或 变量丢弃的语句；无需诊断。

lib.cpp（我假设这是您在 c++ 中的“类似”源文件）和 main.cpp 都定义了全局变量 int i。因此，该程序格式不正确。

解决方法：只在头部声明变量。在一个翻译单元中定义：

//lib.h
extern int i; // this declaration is not a definition

//lib.cpp
int i;        // this declaration is     a definition

Answer 3

不知道为什么它在 C 中有效，但在 C 和 C++ 中都是错误的。试试：

// lib.h
extern int i;
void add();

// lib.c or lib.cpp
#include "lib.h"
int i = 0;
void add()
{
  ++i;
}

Answer 4

所以，预处理器的棘手之处在于：当您使用#define 时，它​​会复制和粘贴。这意味着 main.cpp 看到的 int i; 与 lib.cpp 看到的 int i; 不同。