c的链接详解

多目标文件的链接

stack.c

#include <stdio.h>

#define STACKSIZE 1000

typedef struct stack {
	int data[STACKSIZE];
	int top;
} stack;

stack s;
int count = 0;

void pushStack(int d)
{
	s.data[s.top ++] = d;
	count ++;
}

int popStack()
{
	return s.data[-- s.top];
}

int isEmpty()
{
	return s.top == 0;
}

link.c

#include <stdio.h>

int a, b;

int main()
{
	a = b = 1;

	pushStack(a);
	pushStack(b);
	pushStack(a);

	while (！ isEmpty()) {
		printf("%d
", popStack());
	}
	
	return 0;
}

编译方式：

gcc -Wall stack.c link.c -o main

提示出错信息如下：

但是代码是可以执行的

定义和声明

static和extern修饰函数

上述编译出现错误的原因是：编译器在处理函数调用代码时没有找到函数原型，只好根据函数调用代码做隐式声明，把这三个函数声明为：

int pushStack(int);
int popStack(void);
int isEmpty(void);

编译器往往不知道去哪里找函数定义，像上面的例子，我让编译器编译main.c，而这几个函数定义却在stack.c里，编译器无法知道，因此可以用extern声明。修改link.c如下：

#include <stdio.h>

int a, b;

extern void pushStack(int d);
extern int popStack(void);
extern int isEmpty(void);

int main()
{
	a = b = 1;

	pushStack(a);
	pushStack(b);
	pushStack(a);

	while (! isEmpty()) {
		printf("%d
", popStack());
	}
	
	return 0;
}

这样编译器就不会报警了。这里extern关键字表示这个标识符具有External Linkage.pushStack这个标识符具有External Linkage指的是：如果link.c和stack.c链接在一起，如果pushStack在link.c和stack.c中都声明(在stack.c中的声明同时也是定义)，那么这些声明指的是同一个函数，链接后是同一个GLOBAL符号，代表同一个地址。函数声明中的extern可以省略不写，不屑extern的函数声明也表示这个函数具有External Linkage。

如果用static关键字修饰一个函数声明，则表示该标识符具有Internal Linkage,例如有以下两个程序文件：

/* foo.c */

static void foo(void) {}

/*main.c*/

void foo(void);

int main(void) { foo(); return 0;}

编译链接在一起会出错，原因是：

虽然在foo.c中定义了函数foo，但是这个函数是static属性，只具有internal Linkage。如果把foo.c编译成目标文件，函数名foo在其中是一个LOCAL的符号，不参与链接过程，所以在链接时，main.c中用到一个External Linkage的foo函数，链接器却找不到它的定义在哪，无法确定它的地址，也就无法做符号解析，只好报错。

凡是被多次声明的变量或函数，必须有且只有一个声明是定义，如果有多个定义，或者一个定义都没有，链接器就无法完成链接

static和extern修饰变量

如果我想在link.c中访问stack.c中定义的int变量count，则可以用extern声明

#include <stdio.h>

int a, b;

extern void pushStack(int d);
extern int popStack(void);
extern int isEmpty(void);
extern int count;

int main()
{
	a = b = 1;

	pushStack(a);
	pushStack(b);
	pushStack(a);

	printf("%d
", count);

	while (! isEmpty()) {
		printf("%d
", popStack());
	}
	
	return 0;
}

变量count具有external linkage，它的存储空间是在stack.c中分配的，所以link.c中的变量声明extern int count;不是变量定义，因为它不分配存储空间。

如果不想在stack.c外让外界访问到count，则可以用static关键字将count声明为Internal Linkage

区别

变量生命和函数声明有一点不同，函数声明的extern可写可不写，而变量声明如果不写extern，意思就完全变了。如果上面的例子不写extern就表示在main函数中定义一个全局变量count。

用static关键字声明具有Internal Linkage的函数和关键字是处于保护内部状态的目的，也是一种封装(Encapsulation)的思想。一个模块中，有些函数是提供给外界使用的，也称为导出(Export)给外界使用，这些函数用extern声明为External Linkage的。

头文件

为了防止每次函数extern声明，例如又有一个foo.c也使用pushStack等函数，又需要在foo.c中写多个extern声明，为了避免这种重复麻烦的操作，可以自己定义一个stack.h头文件：

#ifndef STACK_H
#define STACK_H

#define STACKSIZE 1000

typedef struct stack {
	int data[STACKSIZE];
	int top;
} stack;

extern void pushStack(int d);
extern int popStack(void);
extern int isEmpty(void);

#endif

这样，在link.c里就只需要包含这个头文件就可以了，而不需要写三个函数声明了：

#include <stdio.h>
#include "stack.h"

int a, b;

extern int count;

int main()
{
	a = b = 1;

	pushStack(a);
	pushStack(b);
	pushStack(a);

	printf("%d
", count);

	while (! isEmpty()) {
		printf("%d
", popStack());
	}
	
	return 0;
}

为什么#include <stdio.h>用角括号，而#include "stack.h"用引号？原因：

• 对于用角括号包含的头文件，gcc首先查找-I选项指定的目录，然后查找系统的头文件目录(通常是/usr/include)
• 对于用“”包含的头文件，gcc首先查找包含头文件的.c文件所在的目录，然后查找-I选项指定的目录，然后查找系统的头文件目录

用#ifndef #define #endif是为了防止头文件的重复包含，头文件重复包含的问题如下：

1. 使预处理的速度变慢了，要处理很多本来不需要处理的头文件
2. 如果a.h包含了b.h,然后b.h又包含了a.h的情况，预处理就陷入死循环了
3. 头文件按有些代码不允许重复出现

头文件中的变量和函数声明一定不能是定义。如果头文件中出现变量或函数定义，这个头文件又被多个.c文件包含，那么这些.c文件就不能链接在一起