介绍下extern和头文件的联系

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导读	如果一个文件 (假设文件名 A) 要大量引用另一个文件 (假设文件名 B) 中定义的变量或函数，则使用头文件效率更高，程序结构也更规范。

介绍下 extern 和头文件的联系

用 #include 可以包含其他头文件中变量、函数的声明，为什么还要 extern 关键字？

如果我想引用一个全局变量或函数 a，我只要直接在源文件中包含 #include (xxx.h 包含了 a 的声明)不就可以了么，为什么还要用 extern 呢？

这个问题一直也是似是而非的困扰着我许久，经过实践和查找资料，有如下总结：

一、头文件

首先说下头文件，其实头文件对计算机而言没什么作用，她只是在预编译时在 #include 的地方展开一下，没别的意义了，其实头文件主要是给别人看的。

我做过一个实验，将头文件的后缀改成 xxx.txt，然后在引用该头文件的地方用 #include “xxx.txt”, 编译，链接都很顺利的过去了，由此可知，头文件仅仅为阅读代码作用，没其他的作用了！

不管是 C 还是 C ++，你把你的函数，变量或者结构体，类啥的放在你的.c 或者.cpp 文件里。然后编译成 lib,dll,obj,.o 等等，然后别人用的时候，最基本的 gcc hisfile.cpp yourfile.o|obj|dll|lib 等等。

但对于我们程序员而言，他们怎么知道你的 lib,dll… 里面到底有什么东西？要看你的头文件。你的头文件就是对用户的说明。函数，参数，各种各样的接口的说明。

那既然是说明，那么头文件里面放的自然就是关于函数，变量，类的 ” 声明 ”(对函数来说，也叫函数原型)了。记着，是 ” 声明 ”，不是 ” 定义 ”。

那么，我假设大家知道声明和定义的区别。所以，最好不要傻嘻嘻的在头文件里定义什么东西。比如全局变量：

/*xx 头文件 */
#ifndef _XX_头文件.H
#define _XX_头文件.H
int A;
#endif

那么，很糟糕的是，这里的 int A 是个全局变量的定义，所以如果这个头文件被多次引用的话，你的 A 会被重复定义，显然语法上错了。只不过有了这个 #ifndef 的条件编译，所以能保证你的头文件只被引用一次，不过也许还是不会出岔子，但若多个 c 文件包含这个头文件时还是会出错的，因为宏名有效范围仅限于本 c 源文件，所以在这多个 c 文件编译时是不会出错的，但在链接时就会报错，说你多处定义了同一个变量:

Linking...
incl2.obj : error LNK2005: "int glb" (?glb@@3HA) already defined in incl1.obj
Debug/incl.exe : fatal error LNK1169: one or more multiply defined symbols found

二、extern

这个关键字真的比较可恶，在定义变量的时候，这个 extern 居然可以被省略(定义时，默认均省略)；在声明变量的时候，这个 extern 必须添加在变量前，所以有时会让你搞不清楚到底是声明还是定义。或者说，变量前有 extern 不一定就是声明，而变量前无 extern 就只能是定义。注：定义要为变量分配内存空间；而声明不需要为变量分配内存空间。

下面分变量和函数两类来说：

（1）变量

尤其是对于变量来说:

extern int a; // 声明一个全局变量 a
int a; // 定义一个全局变量 a
extern int a =0 ; // 定义一个全局变量 a 并给初值。int a =0;    // 定义一个全局变量 a, 并给初值，

第四个等于第三个，都是定义一个可以被外部使用的全局变量，并给初值。

糊涂了吧，他们看上去可真像。但是定义只能出现在一处。也就是说，不管是 int a；还是 extern int a=0；还是 int a=0; 都只能出现一次，而那个 extern int a 可以出现很多次。

当你要引用一个全局变量的时候，你就必须要声明，extern int a; 这时候 extern 不能省略，因为省略了，就变成 int a; 这是一个定义，不是声明。注：extern int a; 中类型 int 可省略，即 extern a; 但其他类型则不能省略。

（2）函数

函数，对于函数也一样，也是定义和声明，定义的时候用 extern，说明这个函数是可以被外部引用的，声明的时候用 extern 说明这是一个声明。但由于函数的定义和声明是有区别的，定义函数要有函数体，声明函数没有函数体(还有以分号结尾)，所以函数定义和声明时都可以将 extern 省略掉，反正其他文件也是知道这个函数是在其他地方定义的，所以不加 extern 也行。两者如此不同，所以省略了 extern 也不会有问题。

比如：

/* 某 cpp 文件 */
int fun(void)
{return 0;}

很好，我们定义了一个全局函数:

/* 另一 cpp 文件 */
int fun(void);

我们对它做了个声明，然后后面就可以用了, 加不加 extern 都一样, 我们也可以把对 fun 的声明放在一个头文件里，最后变成这样:

/*fun.h*/
int fun(void);   // 函数声明，所以省略了 extern，完整些是 extern int fun(void);
/* 对应的 fun.cpp 文件 */
int fun(void)
{return 0;}// 一个完整的全局函数定义，因为有函数体，extern 同样被省略了。

然后，一个客户，一个要使用你的 fun 的客户，把这个头文件包含进去，ok，一个全局的声明。没有问题。

但是，对应的，如果是这个客户要使用全局变量，那么要 extern 某某变量；不然就成了定义了。

总结：对变量而言，如果你想在本源文件 (例如文件名 A) 中使用另一个源文件 (例如文件名 B) 的变量，方法有 2 种：(1)在 A 文件中必须用 extern 声明在 B 文件中定义的变量 (当然是全局变量)；(2) 在 A 文件中添加 B 文件对应的头文件，当然这个头文件包含 B 文件中的变量声明，也即在这个头文件中必须用 extern 声明该变量，否则，该变量又被定义一次。对函数而言，如果你想在本源文件 (例如文件名 A) 中使用另一个源文件 (例如文件名 B) 的函数，方法有 2 种：(1)在 A 文件中用 extern 声明在 B 文件中定义的函数 (其实，也可省略 extern，只需在 A 文件中出现 B 文件定义函数原型即可)；(2) 在 A 文件中添加 B 文件对应的头文件，当然这个头文件包含 B 文件中的函数原型，在头文件中函数可以不用加 extern。

对上述总结换一种说法：

(a)对于一个文件中调用另一个文件的全局变量，因为全局变量一般定义在原文件.c 中，我们不能用 #include 包含源文件而只能包含头文件，所以常用的方法是用 extern int a 来声明外部变量。另外一种方法是可以是在 a.c 文件中定义了全局变量 int global_num，可以在对应的 a.h 头文件中写 extern int global_num，这样其他源文件可以通过 include a.h 来声明她是外部变量就可以了。

（b）还有变量和函数的不同举例 int fun(); 和 extern int fun(); 都是声明(定义要有实现体)。用 extern int fun() 只是更明确指明是声明而已。而 int a; 是定义 extern int a; 是声明。

(3)此外，extern 修饰符可用于 C++程序中调用 c 函数的规范问题。

比如在 C++中调用 C 库函数，就需要在 C++程序中用 extern “C” 声明要引用的函数。这是给链接器用的，告诉链接器在链接的时候用 C 函数规范来链接。主要原因是 C++和 C 程序编译完成后在目标代码中命名规则不同。

C++语言在编译的时候为了解决的多态问题，会将名和参数联合起来生成一个中间的名称，而 c 语言则不会，因此会造成链接时找不到对应的情况，此时 C 就需要用 extern “C” 进行链接指定，这告诉编译器，请保持我的名称，不要给我生成用于链接的中间名。

三、extern 和头文件的联系

这种联系也解决了最初提出的 2 个问题：

(a)用 #include 可以包含其他头文件中变量、函数的声明，为什么还要 extern 关键字？

(b)如果我想引用一个全局变量或函数 a，我只要直接在源文件中包含 #include (xxx.h 包含了 a 的声明)不就可以了么，为什么还要用 extern 呢？？

答案：如果一个文件 (假设文件名 A) 要大量引用另一个文件 (假设文件名 B) 中定义的变量或函数，则使用头文件效率更高，程序结构也更规范。其他文件 (例如文件名 C、D 等) 要引用文件名 B 中定义的变量或函数，则只需用 #include 包含文件 B 对应的头文件 (当然，这个头文件只有对变量或函数的声明，绝不能有定义) 即可。

那是一个被遗忘的年代，那时，编译器只认识.c(或.cpp)文件，而不知道.h 是何物的年代。

那时的人们写了很多的.c(或.cpp)文件，渐渐地，人们发现在很多.c(或.cpp)文件中的声明变量或函数原型是相同的，但他们却不得不一个字一个字地重复地将这些内容敲入每个.c(或.cpp)文件。但更为恐怖的是，当其中一个声明有变更时，就需要检查所有的.c(或.cpp)文件，并修改其中的声明，啊~，简直是世界末日降临!

终于，有人（或许是一些人）再不能忍受这样的折磨，他（们）将重复的部分提取出来，放在一个新文件里，然后在需要的.c(或.cpp)文件中敲入 #include XXXX 这样的语句。这样即使某个声明发生了变更，也再不需要到处寻找与修改了 — 世界还是那么美好！

因为这个新文件，经常被放在.c(或.cpp)文件的头部，所以就给它起名叫做 ” 头文件 ”，扩展名是.h。

从此，编译器（其实是其中预处理器）就知道世上除了.c(或.cpp)文件，还有个.h 的文件，以及一个叫做 #include 命令。