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全局变量和静态变量的存储方式是一样的,只是作用域不同。如果它们未初始化或初始化为0则会存储在BSS段,如果初始化为非0值则会存储在DATA段,见进程的地址空间分配一文。 静态变量的作用域是当前源文件,全局变量的作用域是整个可执行程序。 值得注意的是:
如果在头文件定义全局变量,在预编译期间 #include
的头文件会被拷贝进源文件中,编译器是不知道头文件的。
虽然全局变量是全局作用域,但需要 extern
关键字来声明以通过编译。因为C++是强类型语言,编译时需要根据变量声明做类型检查。
C++源文件中引用外部定义的全局变量和引用外部函数是一样的语法,通过extern
来声明:
// file: a.cpp #include<iostream> extern int a; //声明 int main() { std::cout<<a<<std::endl; return 0; } // file: b.cpp #include<iostream> int a = 2; //定义
然后分别编译这两个文件,链接生成 a.out
并执行它:
$ g++ a.cpp b.cpp $ ./a.out 2
extern
只是在当前文件中声明有这样一个外部变量而已,并不指定它来自哪个外部文件。所以即使 extern
变量名错误当前源文件也能通过编译,但链接会出错。
因为头文件可能会被多次引用,在预编译时被引用的头文件会被直接拷贝到源文件中再进行编译。一个常见的错误便是把变量定义放在头文件中,例如下面的变量 int a
:
// file: a.cpp #include <iostream> #include "b.h" int main() { std::cout<<a<<std::endl; return 0; } // file: b.cpp #include<iostream> #include"b.h" void f(){} // file: b.h int a = 2;
头文件 b.h
中定义了 int a
,它被 a.cpp
和 b.cpp
同时引入。我们将a.cpp
和 b.cpp
分别编译是没有问题的,然后链接时会抛出错误:
duplicate symbol _a in: /tmp/ccqpfU5e.o /tmp/ccCRi9nO.o ld: 1 duplicate symbol for architecture x86_64 collect2: error: ld returned 1 exit status
两个 .o
文件中的 _a
名称发生了冗余,这是变量重定义错误。
因为声明操作是幂等的,而多次定义会引发重定义错误。所以 头文件中不应包含任何形式的定义,只应该包含声明 , 正确的办法是变量定义总是在源文件中进行,而声明放在头文件中:
#include <iostream> #include "b.h" int main() { std::cout<<a<<std::endl; return 0; } // file: b.cpp #include<iostream> #include"b.h" int a = 2; //定义 // file: b.h extern int a; //声明 extern
然后编译链接执行都会通过,输出 2
:
$ g++ a.cpp b.cpp $ ./a.out 2
编译器看到 g++ a.cpp b.cpp
时会自动去查找 b.h
并进行预编译操作,因此不需要显式指定 b.h
。
非静态全局变量是 外部可链接的 (external linkage),目标文件中会为它生产一个名称供链接器使用; 而静态全局变量是 内部可链接的 (internal linkage),目标文件中没有为链接器提供名称。因此无法链接到其他文件中,因此静态变量的作用域在当前源文件(目标文件)。 虽然静态和非静态全局变量可能存储在同一内存块,但它们的作用域是不同的。 来看例子:
// file: a.cpp #include <iostream> extern int a; int main() { std::cout<<a<<std::endl; return 0; } // file: b.cpp static int a = 2;
然后 g++ a.cpp b.cpp
时发生链接错:
Undefined symbols for architecture x86_64: "_a", referenced from: _main in ccPLYjyx.o ld: symbol(s) not found for architecture x86_64 collect2: error: ld returned 1 exit status
链接时未找到名称 _a
,因此静态变量在编译得到的目标文件中没有为链接器提供名称。所以其他目标文件无法访问该变量,静态全局变量的作用域是当前源文件(或目标文件)。
全局变量比较特殊,初始化有两种方式:
静态初始化(static initialization):对于定义时给出初始化参数的全局变量,其初始化在程序加载时完成。根据是否被初始化、是否被初始化为0会把它存储在BSS或者DATA段中,参见进程的地址空间分配。
动态初始化(dynamic initialization):定义变量时可以不给出初始化参数,而是在某个函数中进行全局变量初始化。
对于静态初始化,看这个例子:
class C { public: C() { std::cout<<"init "; } }; C c; int main() { std::cout<<"main"; return 0; }
在 main()
进入之前,程序加载时动态初始化,程序输出为一行 init main
。
关于 全局变量的初始化顺序 ,同一源文件中的全局变量初始化顺序按照定义顺序,不同源文件(编译单元)的全局变量初始化顺序并未规定。 因此软件设计时不要依赖于其他编译单元的静态变量,可以通过单例模式来避免这一点。
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原文地址:http://my.oschina.net/u/573270/blog/518192