知识点:
外部函数:定义的函数能被本文件和其他文件访问
1> 默认情况下所有函数都是外部函数
2> 不允许有同名的外部函数
内部函数:定义的函数只能被本文件访问,其他文件不能访问
1> 允许不同文件中有同名的内部函数
static对函数的作用:
1> 定义一个内部函数
2> 声明一个内部函数
extern对函数的作用:
1> 完整地定义一个外部函数
2> 完整地声明一个外部函数
(extern可以省略,默认情况下声明和定义的函数都是外部函数)
全局变量分2种:
外部变量:定义的变量能被本文件和其他文件访问
1> 默认情况下,所有的全局变量都是外部变量
1> 不同文件中的同名外部变量,都代表着同一个变量
内部变量:定义的变量只能被本文件访问,不能被其他文件访问
1> 不同文件中的同名内部变量,互不影响
static对变量的作用:
定义一个内部变量
extern对变量的作用:
声明一个外部变量
static对函数的作用:
定义和声明一个内部函数
extern对函数的作用:
定义和声明一个外部函数(可以省略)
一、extern与函数
如果一个程序中有多个源文件(.c),编译成功会生成对应的多个目标文件(.obj),这些目标文件还不能单独运行,因为这些目标文件之间可能会有关联,比如a.obj可能会调用c.obj中定义的一个函数。将这些相关联的目标文件链接在一起后才能生成可执行文件。
先来理解2个概念:
- 外部函数:如果在当前文件中定义的函数允许其他文件访问、调用,就称为外部函数。C语言规定,不允许有同名的外部函数。
- 内部函数:如果在当前文件中定义的函数不允许其他文件访问、调用,只能在内部使用,就称为内部函数。C语言规定不同的源文件可以有同名的内部函数,并且互不干扰。
接下来就演示在一个源文件中调用另外一个源文件定义的函数,比如在main.c中调用one.c中定义的one函数。
1.首先在one.c中定义了一个one函数
如果你想让这个one函数可以被main.c访问,那么one函数就必须是外部函数。完整的定义是要加上extern关键字。
不过这个extern跟auto关键字一样废,完全可以省略,因为默认情况下,所有的函数就是外部函数。我们可以简化一下:
2.接下来,我想在main.c的main函数中,调用one.c中的one函数
怎样才能调用one.c中的one函数呢?你可能会产生2个想法:
想法1:直接在main函数中写上one();
这个做法肯定不行,因为main函数根本不知道one函数的存在,怎么调用呢?这个在标准C编译器里面会报错的,但是在Xcode中只是个警告。
想法2:在main.c中包含one.c文件
大家都知道#include的作用纯粹就是内容拷贝,所以又相当于
哎,这么一看好像是对的哦,在main函数前面定义了个one函数,然后在main函数中调用了这个one函数。从语法上看是对的,所以编译是没问题的。但是这个程序不可能运行成功,因为在链接的时候会报错。我们已经在one.c中定义了one函数,现在又在main.c中定义one函数,C语言规定不允许有同名的外部函数,链接的时候链接器会发现在one.obj和main.obj中定义了同一个函数,会直接报错,Xcode中的错误信息是这样的:
duplicate symbol _one是说one这个标识符重复了,linker是指链接器。
上面的2种想法都是不可行的,其实思路是一致的:让main函数知道one函数的存在。正确的做法应该是在main函数前面对one函数进行提前声明(看清楚,是声明,不是定义,定义和声明是两码事)。
3.在main函数前面对one函数进行提前声明
你想要把其他源文件中定义的外部函数拿过来声明,完整的做法,应该使用extern关键字,表示引用别人的"外部函数"
运行程序,从控制台输出可以发现 "one.c中定义的one函数" 已经被 "main.c的main函数" 成功调用了。
也有人可能会马上冒出一个想法:假如除开one.c,还有其他源文件也有定义这个one函数怎么办?那main函数调用的究竟是谁的one函数啊?放心,绝对不会有这种情况,刚才不是说了么,不允许重复定义同一个外部函数,不然链接器会报错的,所以只会有一个外部one函数。
上述就是extern关键字对函数的作用:用来定义和声明一个外部函数。其实extern又跟auto一样废,完全可以省略。于是,我们可以简化成这样:
为了模块化地开发,在正规的项目里面,我们会把one函数的声明写到另一个头文件中,当然,这个头文件的命名最好有意义、规范一点,比如叫one.h。以后,谁想调用这个one函数,包含one.h这个头文件就行了。于是最后的代码结构是这样的:
二、static与函数
1.定义内部函数
从上面的例子可以看出,one.c中定义的one函数是可以被其他源文件访问的。其实有时候,我们可能想定义一个"内部函数",也就是不想让其他文件访问本文件中定义的函数。这个非常简单,你只需要在定义函数的时候加个static关键字即可。
(我们就在上面例子的代码基础上进行修改)
我在void one()的前面加了个static,代表one函数是个内部函数。
然后你会发现程序运行不起来了,在链接的时候就报错了。报错的原因很简单:我们在main.c中调用了one.c中定义的one函数,但是现在one.c的one函数是个"内部函数",不允许其他文件访问。我们来看看错误信息:
第1个红框中的Undefined symbols...意思是one这个标识符没有被定义,也就是找不到one;第2个红框的linker表明是链接器报错了。
但这个程序是可以编译成功的,因为我们在main函数前面声明了one函数(函数的声明和定义是两码事),这个函数声明可以理解为:在语法上,骗一下main函数,告诉它one函数是存在的,所以从语法的角度上main函数是可以调用one函数的。究竟这个one函数存不存在呢,有没有被定义呢?编译器是不管的。在编译阶段,编译器只会检测单个源文件的语法合不合理,并不检测函数有没有定义,只有在链接的时候才会检测这个函数存不存在,也就是有没有被定义。
我们再来讨论一个问题,为什么好多情况下都是可以成功编译,但是链接的时候报错呢?只要你理解编译和链接的作用就好办了。
所谓编译,就是单独检查每个源文件的语法是否合理,并不会检查每个源文件之间的关联关系,一个源文件编译成功就生成一个目标文件。
所谓链接,就是检查目标文件的关联关系,将相关联的目标文件组合在一起,生成可执行文件。
看完这2个概念,再回去思考下前面报的错,应该可以完全明白了。
2.声明内部函数
我们还可以用static声明一个内部函数
1 #include <stdio.h> 2 3 static void test(); 4 5 int main(int argc, const char * argv[]) 6 { 7 test(); 8 return 0; 9 } 10 11 static void test() { 12 printf("调用了test函数"); 13 }
在第11行定义了一个test函数,这是一个内部函数,接着在第3行对test函数进行提前声明,然后就可以在第7行可以调用test()函数了
三、static、extern与函数的总结
1.static
* 在定义函数时,在函数的最左边加上static可以把该函数声明为内部函数(又叫静态函数),这样该函数就只能在其定义所在的文件中使用。如果在不同的文件中有同名的内部函数,则互不干扰。
* static也可以用来声明一个内部函数
2.extern
* 在定义函数时,如果在函数的最左边加上关键字extern,则表示此函数是外部函数,可供其他文件调用。C语言规定,如果在定义函数时省略extern,则隐含为外部函数。
* 在一个文件中要调用其他文件中的外部函数,则需要在当前文件中用extern声明该外部函数,然后就可以使用,这里的extern也可以省略。
一、在Java中,全局变量的定义没有严格的位置规定
全局变量可以定义在类的最前面,也可以定义在类的最尾端,也就说一个方法可以访问在它之后定义的变量。
可以看到,第4行定义的test方法可以访问第8行定义的变量a,这是完全没有问题的。
二、在C语言中,全局变量定义的位置是有限制的
默认情况下,一个函数不可以访问在它后面定义的全局变量
在第4行定义的main函数中尝试访问第9行定义的变量a,编译器直接报错了。
解决这个错误的话,有2种办法:
第1种办法:将变量a定义在main函数的前面
这样做编译器就不会找你麻烦了。
第2种办法:在main函数前面对变量a进行提前声明
也就是让main函数知道变量a的存在就行了,至于变量a定义在哪个位置,main函数不用管。
* 完整的变量声明需要用extern关键字
第3行是对变量a进行声明,第10行是定义变量a,再次强调,声明和定义是两码事。在第6行操作的就是第10行定义的变量a。
注意:你不能省略第10行的定义,只留下第3行的声明,因为extern是用来声明一个已经定义过的变量。
三、重复定义同一个变量
* 其实,你也可以直接在main函数前面再定义一次a
看到这一幕,你可能很惊讶,但编译器是不会报错的。在这种情况下,第3行和第10行的变量a代表着同一个变量。
* 以此类推,如果我们写了无数遍全局变量int a;,它们代表的都是同一个变量。
第3到第6行、第13到第17行的变量a都代表着同一个变量。
* 还要注意的一点是,我们也可以将全局变量a声明为局部变量后再使用!!!
注意:第2、第5、第6、第10行都代表着同一个变量。其实,从第6行a的颜色(浅蓝色)都可以看出,这个a依然是个全局变量。
(这是Xcode的特性,如果在函数内部访问了全局变量,全局变量就会显示浅蓝色,如果函数内部访问的是局部变量,局部变量就显示普通的黑色。当然,不同的开发工具有不同的显示方案)
* 但是,如果你将第5行的extern去掉,那情况就完全不一样了,相信有编程经验的你都懂得这是什么情况了
第2、第10行代表着同一个全局变量,而第5、第6行则是一个局部变量,跟外面的那个全局变量没有半毛钱的关系。其实从第5、6行a的颜色(黑色)都可以看出是个局部变量。
四、不同源文件中的同名变量
前面讲到,你在一个源文件中无论写多少遍全局变量int a;,它们代表的都是同一个变量。还有一个事实,假如在另一个源文件中也有全局变量int a;,那么这两个源文件的所有全局变量int a;都代表着同一个变量。
注意:main.c和test.c中的全局变量a都代表着同一个变量。
我们可以证明一下:
首先,在test.c中定义一个函数来查看a的值
然后在main.c的第9行修改a的值为10,然后调用test.c的test函数看看test.c中a的值
控制台的输出已经证明了一切。
* 当然,extern关键字还是适用的,比如:
和
或者是:
和
上面的两种情况下,test.c和main.c中使用的全局变量a都还是代表着同一个变量
注意了,不可以两个文件的所有全部变量a都用extern,下面的做法是错误的:
和
因为extern是用来声明一个已经定义过的变量,这两个文件都是在声明变量,没有人定义变量,在链接的时候肯定报错:
大致错误意思是:标示符a未定义
五、static关键字
但很多时候,我们并不想让源文件中的全局变量跟其他源文件共享,相当于私有的全局变量,那么你就得用static关键字来定义变量。
这样写完,test.c和main.c的变量a分别代表着不同的变量,它们是没有联系的、互不干扰的。也就是说,main.c无法访问test.c中的变量a,因此在main.c中将a修改为10后,test.c中的a依然为0。输出结果:。
其实static还可以用来修饰局部变量,这个在《变量类型》中说过,不再阐述了。
* 因为main.c已经没有权限访问test.c中的变量a了,所以下面的写法是错误的:
和
extern是用来声明已经定义过而且能够访问的变量,虽然test.c中有定义过变量a,但是test.c中变量a的作用域是只限于test.c文件,main.c没有访问权限,所以main.c中的extern是废的。
链接的时候报错:标示符a未定义
除非main.c自己定义一个变量a,这样子extern才是有效的,不过这时候main.c和test.c中的变量a是分别代表着不同变量
六、static和extern的总结
1.extern可以用来声明一个全局变量,但是不能用来定义变量
2.默认情况下,一个全局变量是可以供多个源文件共享的,也就说,多个源文件中同名的全局变量都代表着同一个变量
3.如果在定义全局变量的时候加上static关键字,此时static的作用在于限制该全局变量的作用域,只能在定义该全局变量的文件中才能使用,跟其他源文件中的同名变量互不干扰
1 #include <stdio.h> 2 3 /* 4 static修饰局部变量的使用场合: 5 1.如果某个函数的调用频率特别高 6 2.这个函数内部的某个变量值是固定不变的 7 */ 8 9 void test() 10 { 11 static double pi = 3.14; 12 13 double zc = 2 * pi * 10; 14 15 int a = 0; 16 a++; 17 printf("a的值是%d ", a); // 1 18 19 /* 20 static修饰局部变量: 21 1> 延长局部变量的生命周期:程序结束的时候,局部变量才会被销毁 22 2> 并没有改变局部变量的作用域 23 3> 所有的test函数都共享着一个变量b 24 */ 25 static int b = 0; 26 b++; 27 printf("b的值是%d ", b); // 3 28 } 29 30 int main() 31 { 32 for (int i = 0; i<100; i++) { 33 test(); 34 } 35 36 37 test(); 38 39 test(); 40 41 test(); 42 43 44 return 0; 45 }
递归:
设计一个函数,用来计算b的n次方
递归的2个条件:
1.函数自己调用自己
2.必须有个明确的返回值
1 #include <stdio.h> 2 int pow2(int b, int n); 3 4 int main() 5 { 6 int c = pow2(3, 2); 7 8 printf("%d ", c); 9 return 0; 10 } 11 12 /* 13 pow2(b, 0) == 1 14 pow2(b, 1) == b == pow2(b, 0) * b 15 pow2(b, 2) == b*b == pow2(b, 1) * b 16 pow2(b, 3) == b*b*b == pow2(b, 2) * b 17 18 1> n为0,结果肯定是1 19 2> n>0,pow2(b, n) == pow2(b, n-1) * b 20 */ 21 22 int pow2(int b, int n) 23 { 24 if (n <= 0) return 1; 25 return pow2(b, n-1) * b; 26 }
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