[讨论] 变量的声明和定义

搞清楚“声明”（declaration）和“定义”（definition）之间的区别在理解C语言的过程中非常关键。

       “声明”仅仅是告诉编译器某个标识符是：变量（什么类型）还是函数（参数和返回值是什么）。要是在后面的代码中出现该标识符，编译器就知道如何处理。记住最重要的一点：声明变量不会导致编译器为这个变量分配存储空间。

       C语言专门有一个关键字（keyword）用于声明变量或函数：extern。带有extern的语句出现时，编译器将只是认为你要告诉它某个标识符是什么，除此之外什么也不会做（直接变量初始化除外）。

       先来试一下：

/*Example C code*/

extern int a;

int main(void)

{

       extern int b;

       a = 1;

       b = 2;

       return 0;

}

$gcc test.c

马上你会收到两条出错消息：

undefined reference to “a”

undefined reference to “b”

       因为两条extern语句仅仅是声明变量，编译器虽然知道a和b是什么类型的变量，但在链接的时候却找不到它们的地址（因为变量没有被定义，所以编译器没有为它们分配存储空间），于是就出错了。

       不妨看看汇编代码：

$gcc –S test.c

$cat test.s

.globl main

       .type       main, @function

main:

       pushl       %ebp

       movl       %esp, %ebp

       subl        $8, %esp

       andl        $-16, %esp

       movl       $0, %eax

       subl        %eax, %esp

       movl       $1, a

       movl       $2, b

       movl       $0, %eax

       leave

       ret

可见，编译器根据变量的声明已经知道如何处理外部变量a和b，但由于没有定义变量，所以汇编代码中没有由“.comm”开头的语句为外部变量分配存储空间，导致最后链接程序找不到有效的符号而报错。

       说完“声明”，现在说“定义”。

       有了对比就很容易明白，定义变量意味着不仅告诉编译器变量的类型，而且编译器同时必须为变量分配空间。定义变量的同时还可以初始化变量，例如：

       int a = 9;

       char c = ‘A’;

       在函数里面定义、初始化内部变量已经在前面的文章中讨论过，现在探讨一下外部变量的定义和初始化。

       首先要搞清楚编译器在什么情况下将语句认为是定义，什么情况下认为是声明。这里给出若干原则：

#1 带有初始化的语句是定义

例如：

       int a = 1;        //定义

#2 带有extern的语句是声明（除非对变量进行初始化）

例如：

       extern int a;    //声明

       extern int b = 2;     //定义

#3 既没有初始化又没有extern的语句是“暂时定义”（tentative definition）

例如：

       int a;              //暂时定义

C语言中，外部变量只能被（正式）定义一次：

       int a = 0;

       int a = 0;        //错误！重复定义

又或者：

       int a = 0;

       double a = 0.1;       //错误！标识符a已经被使用

暂时定义有点特殊，因为它是暂时的，我们不妨这样看：

暂时定义可以出现无数次，如果在链接时系统全局空间没有相同名字的变量定义，则暂时定义“自动升级”为（正式的）定义，这时系统会为暂时定义的变量分配存储空间，此后，这些相同的暂时定义（加起来）仍然只算作是一个（正式）定义。

例如：

/*Example C code*/

int a;       //暂时定义

int a;       //暂时定义

int main(void)

{

       a = 1;

       return 0;

}

int a;       //暂时定义

让我们看一下汇编代码：

$gcc –S test.c

$cat test.s

.globl main

       .type       main, @function

main:

       ...

       movl       $1, a

       ...

       .comm    a, 4, 4

       程序显示编译器只给变量“a”分配空间一次，尽管C程序中有3个暂时定义语句。

       刚才讲到如果没有相同名字的外部变量定义，则暂时定义会自动变成定义，那么，如果有相同名字的外部变量定义呢？很简单，这时暂时定义的作用相当于声明。

例如：

/*Example C code*/

int a;       //暂时定义

int a;       //暂时定义

int main(void)

{

       a = 1;

      return 0;

}

int a = 0;        //定义

       这里因为定义了外部变量，所以最上面的两个暂时定义就相当于仅仅声明ａ是int变量。看看汇编代码。

.globl main

       .type       main, @function

main:

       ...

       movl       $1, a

       ...

.globl a                                              //ａ是一个全局可见的符号

       .data                                          //表示在数据段分配空间（函数的代码会放在代码段）

       .align       4                                 //指示为ａ分配的地址必须是“４字节对齐”

       .type       a, @object                  //告诉编译器ａ所代表的空间存放的是数据

       .size        a, 4                              //表示分配给ａ的空间大小是４个字节

a:                                                      //正式给出符号ａ的位置

       .long       0                                 //用数值“０”初始化符号ａ代表的那块存储空间

这里注意，即使不对ａ进行初始化（.long句），ａ:这句代码也仍然要出现，因为它告诉编译器分配空间，没有这句话编译器还是不会分配空间。

       回忆一下暂时定义对应的汇编语句：

.comm    a, 4, 4

       然后和上面的代码作一对比，相信很容易区分暂时定义和（正式）定义在汇编代码中的表示。