C语言基础知识点解析(extern,static,typedef,const)

一、extern的使用方法

下面是《C语言程序设计》中的关于extern的解释:

在一个源程序的所有源文件中,一个外部变量只能在某个文件中定义一次,而其他文件可以通过extern声明来访问它(定义外部变量的源文件中也可以包含对该外部变量的extern声明)。外部变量的定义中必须指定数组的长度,但extern声明不一定指定数组的长度。

外部变量的初始化只能出现在其定义中。

假设函数push与pop定义在一个文件中,而变量val与sp在另一个文件中定义本那个被初始化(通常不太可能这样组织程序),则需要通过下面这些定义与申明把这些函数与声明“绑定”在一起:

在文件file1中:

extern int sp;

extern double val[];

void push(double f)  {.......}

double pop(void)  {........}

在文件file2中:

int sp=0;

double val[MAX_SIZE];

由于在file1中的extern申明不仅放在函数的外部,还放在它们的最前面,因此它们适用于该文件中的所有函数。对于file1,这样一组声明就够了。如果要在同一文件中先使用、后定义变量sp与val,也需按照这种方式组织文件。

使用通俗的语言总结extern的使用方法,壳分为下面三种情况:

1) extern修饰变量的声明。举例来说,如果文件a.c需要引用b.c中变量int v,就可以在a.c中声明extern int v,然后就可以引用变量v。这里需要注意的是,被引用的变量v的链接属性必须是外链接(external)的,也就是说a.c要引用到v,不只是取决于在a.c中声明extern int v,还取决于变量v本身是能够被引用到的。这涉及到c语言的另外一个话题--变量的作用域。能够被其他模块以extern修饰符引用到的变量通常是全局变量。还有很重要的一点是,extern int v可以放在a.c中的任何地方,比如你可以在a.c中的函数fun定义的开头处声明extern int v,然后就可以引用到变量v了,只不过这样只能在函数fun作用域中引用v罢了,这还是变量作用域的问题。对于这一点来说,很多人使用的时候都心存顾虑。好像extern声明只能用于文件作用域似的。

2) extern修饰函数声明。从本质上来讲,变量和函数没有区别。函数名是指向函数二进制块开头处的指针。如果文件a.c需要引用b.c中的函数,比如在b.c中原型是int fun(int mu),那么就可以在a.c中声明extern int fun(int mu),然后就能使用fun来做任何事情。就像变量的声明一样,extern int fun(int mu)可以放在a.c中任何地方,而不一定非要放在a.c的文件作用域的范围中。对其他模块中函数的引用,最常用的方法是包含这些函数声明的头文件。使用extern和包含头文件来引用函数有什么区别呢?extern的引用方式比包含头文件要简洁得多!extern的使用方法是直接了当的,想引用哪个函数就用extern声明哪个函数。这大概是KISS原则的一种体现吧!这样做的一个明显的好处是,会加速程序的编译(确切的说是预处理)的过程,节省时间。在大型C程序编译过程中,这种差异是非常明显的。

3) 此外,extern修饰符可用于指示C或者C++函数的调用规范。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。这个用法的说明在下篇文章。

下面再归纳解释一下extern的用法:

在C语言中,修饰符extern用在变量或者函数的声明前,用来说明“此变量/函数是在别处定义的,要在此处引用”。

1. extern修饰变量的声明。举例来说,如果文件a.c需要引用b.c中变量int v,就可以在a.c中声明extern int v,然后就可以引用变量v。这里需要注意的是,被引用的变量v的链接属性必须是外链接(external)的,也就是说a.c要引用到v,不只是取决于在a.c中声明extern int v,还取决于变量v本身是能够被引用到的。这涉及到c语言的另外一个话题--变量的作用域。能够被其他模块以extern修饰符引用到的变量通常是全局变量。还有很重要的一点是,extern int v可以放在a.c中的任何地方,比如你可以在a.c中的函数fun定义的开头处声明extern int v,然后就可以引用到变量v了,只不过这样只能在函数fun作用域中引用v罢了,这还是变量作用域的问题。对于这一点来说,很多人使用的时候都心存顾虑。好像extern声明只能用于文件作用域似的。

2. extern修饰函数声明。从本质上来讲,变量和函数没有区别。函数名是指向函数二进制块开头处的指针。如果文件a.c需要引用b.c中的函数,比如在b.c中原型是int fun(int mu),那么就可以在a.c中声明extern int fun(int mu),然后就能使用fun来做任何事情。就像变量的声明一样,extern int fun(int mu)可以放在a.c中任何地方,而不一定非要放在a.c的文件作用域的范围中。对其他模块中函数的引用,最常用的方法是包含这些函数声明的头文件。使用extern和包含头文件来引用函数有什么区别呢?extern的引用方式比包含头文件要简洁得多!extern的使用方法是直接了当的,想引用哪个函数就用extern声明哪个函数。这大概是KISS原则的一种体现吧!这样做的一个明显的好处是,会加速程序的编译(确切的说是预处理)的过程,节省时间。在大型C程序编译过程中,这种差异是非常明显的。

3. 此外,extern修饰符可用于指示C或者C++函数的调用规范。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。

二、static的使用方法

下面是《C语言程序设计》中的关于static的解释:

外部的static声明通常多用于变量,当然,它也可用于声明函数。通常情况下,函数名字是全局可访问的,对整个程序的各个部分而言都可见。但是,如果把函数申明为static类型,则该函数名除了对该函数申明所在的文件可见外,其他文件都不可见。

static也可用于申明内部变量。static类型的内部变量同自动变量一样,是某个特定函数的局部变量,只能在该函数中使用,但它与自动变量不同的是,不管其所在的函数是否别调用,它一直存在,而不像自动变量那样,随着所在函数的调用和退出而存在和消失。换句话说,static类型的内部变量是一种只能在某个特定函数中使用但一直占据空间的变量。

使用通俗的说法解释关于static的三种用法:

1)在函数体,一个被声明为静态的变量在这一函数被调用过程中维持其值不变。这个变量也成为静态局部变量。

2)在模块内(但在函数体外),一个被声明为静态的变量可以被模块内所用函数访问,但不能被模块外其它函数访问。它是一个本地的静态全局变量。

3)在模块内,一个被声明为静态的函数只可被这一模块内的其它函数调用。那就是,这个函数被限制在声明它的模块的本地范围内使用。

三、typedef的使用方法

下面是《C语言程序设计》中的关于typedef的解释:

从任何意义上上讲,typedef申明并没有创建一个新类型,它只是为某个已存在的类型增加了一个新的名称而已。typedef声明也没有增加任何新的语义,通过这种方式声明的变量和通过普通声明方式声明的具有完全相同的属性。实际上,typedef类似于#define语句,但由于typedef是由编译器解释的,因此它的文本替换功能要超过处理器的能力。例如:

typedef int (*PFI)(char *, char * );

该语句定义了类型PFI是“一个指向函数的指针“,该函数具有两个char*的参数,返回值类型为int *.

除了表达方式更简洁之外,使用typedef还有另外的两个重要原因。首先,它可以使程序参数化,以提高程序的可移植性。如果typedef声明的数据类型同机器有关。那么,当程序移植到其他机器上时,只需要改变typedef类型定义即可。一个经常使用的情况,对于各种不同大小的整形来说,都使用通过typedef定义的类型名,然后,分别为各个不同的宿主机选择一组合适的short 、int和long类型大小即可。标准库中有一些例子,例如size_t和ptrdiff_t等。

四、const的使用方法

C语言中const代表着”不可变“,基本和常量一样不可修改,但是应用场景不一样。

1) 应用在变量

const char a='A';

a='B';  //错误,变量a的值不可以修改。

此时代表变量a值不可改变,任何企图修改a变量值的语句(例如a=20;)都会报错。

2) 应用在指针

应用在*左边

const char *p;

char const *p;

以上两条语句作用一样,都是表示指针指向的变量值不可以修改,但指针可以修改。

例如1;
const char *p='A';

char *q;

*p='B';  //错,指针指向的值不可以修改。

p=q;  //对,指针值可以修改

应用在*右边

char *const *p;

表示指针值(指针指向的位置)不可以改变,但指针指向的值可以改变。

例如2:


代码如下:

char *const *p='A';

char *q;

*P='b';  // 对,指针指向的值可以修改。

p=q;  //错误,指针值不可以修改。

总之,const在*左边,表示指针指向的值不可以修改。const在*右边,表示指针值(也就是指针指向的位置)不可以修改。

3)应用在函数参数

例如3:strcat(char *a,char const *b),将参数b指向的字符串,添加到参数a字符串的末尾。

此时,参数*a值可以改变,但是表示参数*b值不可改变

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