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 本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「編程珠璣」，作者守望先生。轉(zhuǎn)載本文請(qǐng)聯(lián)系編程珠璣(ID：shouwangxiansheng)公眾號(hào)。 

可能有些朋友第一反應(yīng)是，那肯定是編譯不過(guò)嘍：

// 來(lái)源：公眾號(hào)【編程珠璣】 
// 作者：守望先生 
// fun.c 
#include<stdio.h> 
void fun() 
{ 
    printf("編程珠璣\n"); 
} 
 
// main.c 
#include<stdio.h> 
void func() 
{ 
    printf("公眾號(hào)\n"); 
} 
int main(void) 
{ 
    func(); 
    return 0; 
} 

編譯：

$ gcc -o main main.c fun.c 
/tmp/ccKeACRk.o: In function `fun': 
fun.c:(.text+0x0): multiple definition of `fun' 
/tmp/cc4ezgqh.o:main.c:(.text+0x0): first defined here 
collect2: error: ld returned 1 exit status 

可以看到這里報(bào)錯(cuò)了，因?yàn)閒un重復(fù)定義了。

但是重復(fù)定義就會(huì)報(bào)錯(cuò)，會(huì)編譯不過(guò)嗎?不全是!

再看下面的代碼：

// 來(lái)源：公眾號(hào)【編程珠璣】 
// 作者：守望先生 
//var.c 
int num; 
void change() 
{ 
    num = 1023; 
} 
 
//main.c 
#include<stdio.h> 
void change(); 
int num = 1024; 
int main(void) 
{ 
    printf("before:num is %d\n", num); 
    change(); 
    printf("after:num is %d\n", num); 
    return 0; 
} 

輸出結(jié)果：

before:num is 1024  
after:num is 1023  

從結(jié)果中可以看到，雖然num被定義了兩次，但是仍然可以編譯通過(guò)，并且正常運(yùn)行。這又是為什么呢?

符號(hào)

在說(shuō)明今天重點(diǎn)分享的內(nèi)容之前，先簡(jiǎn)單了解一下什么是符號(hào)。在《hello程序是如何變成可執(zhí)行文件的》中講到過(guò)，ELF文件生成的最后階段會(huì)經(jīng)歷鏈接，而鏈接階段正是基于符號(hào)才能完成。每個(gè)目標(biāo)文件都會(huì)有一個(gè)符號(hào)表。而鏈接過(guò)程正是通過(guò)符號(hào)表中的符號(hào)，將不同的目標(biāo)文件“粘”在一起，形成最后的庫(kù)或者可執(zhí)行文件。要查看一個(gè)目標(biāo)文件的符號(hào)信息也很容易：

// symbol.c 
#include<stdio.h> 
int symbol = 1024; 
int func_symbol() 
{ 
    return 0; 
} 

編譯：

$ gcc smbol.c #編譯 
$ nm symbol.o #查看符號(hào)信息 
0000000000000000 T func_symbol 
0000000000000000 D symbol 

通過(guò)nm命令就可以查看符號(hào)信息，這里就有我們的func_symbol函數(shù)和全局變量symbol的符號(hào)。

關(guān)于nm的使用，在《幾個(gè)命令了解ELF文件的秘密》也有介紹。

除了上面提到的全局符號(hào)，目標(biāo)文件中還有其他符號(hào)信息，不過(guò)這不是本文關(guān)注的重點(diǎn)。

強(qiáng)符號(hào)與弱符號(hào)

對(duì)于C/C++語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，編譯器默認(rèn)函數(shù)和初始化了的全局變量為強(qiáng)符號(hào)，未初始化的全局變量為弱符號(hào)。當(dāng)然也可以通過(guò)

__attribute__((weak)) 

來(lái)定義一個(gè)強(qiáng)符號(hào)為弱符號(hào)。

通過(guò)下面的例子來(lái)看看哪些是強(qiáng)符號(hào)，哪些是弱符號(hào)：

#include<stdio.h> 
int weak; // 未初始化全局變量，弱符號(hào) 
int strong = 1024; // 已初始化全局變量，強(qiáng)符號(hào) 
__attribute__((weak)) int weak1 = 2222; // 使用標(biāo)識(shí)修飾的弱符號(hào) 
int main(void) 
{ 
    printf("編程珠璣\n"); 
    return 0; 
} 

注意，這里的強(qiáng)符號(hào)與弱符號(hào)都是針對(duì)定義來(lái)說(shuō)的。

同名時(shí)，用哪個(gè)?

對(duì)于多重定義，即標(biāo)題提到的變量重名時(shí)，鏈接器有它的處理規(guī)則：

• 1.強(qiáng)符號(hào)不允許重復(fù)
• 2.有一個(gè)強(qiáng)符號(hào)和多個(gè)弱符號(hào)，使用強(qiáng)符號(hào)
• 3.多個(gè)弱符號(hào)，則隨意選擇一個(gè)

關(guān)于第一點(diǎn)，在最開(kāi)始的例子中你已經(jīng)見(jiàn)到了，最常見(jiàn)的情況就是你重復(fù)定義了變量或者函數(shù)等等。

而第二點(diǎn)也有示例，示例中，雖然定義了兩個(gè)num，但是var.c中未初始化的num是弱符號(hào)，main.c中的num是強(qiáng)符號(hào)，這種情況下編譯正常。只是最終會(huì)使用強(qiáng)符號(hào)的num。

再看一個(gè)第三點(diǎn)的例子也是類(lèi)似，當(dāng)其中main.c的num無(wú)初始化時(shí)，也是可以編譯過(guò)的。這種情況下的誤用也就罷了，如果是重復(fù)的符號(hào)，但是類(lèi)型不同，問(wèn)題就更大了，即var.c的內(nèi)容如下：

//var.c 
double num; 
void change() 
{ 
    num = 1023; 
} 

這里的num變成了double，再次編譯運(yùn)行，你會(huì)發(fā)現(xiàn)意想不到的結(jié)果：

before:num is 1024  
after:num is 0  

為什么修改后是0?原因在于double類(lèi)型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與int類(lèi)型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式不一樣(參考《對(duì)浮點(diǎn)數(shù)的一些理解》)，且它們占用空間長(zhǎng)度都不一樣，在本文例子中，double占用8字節(jié)，而int占用4字節(jié)。

總之，這不是我們想要的結(jié)果，最終的后果可能比我們想象的要嚴(yán)重，要更難發(fā)現(xiàn)。

總結(jié)

如非特殊需求，應(yīng)該盡量避免出現(xiàn)全局變量同名，以免造成意料不到的結(jié)果，例如使用變量時(shí)最小范圍定義，即盡可能避免全局變量，或者使用命名空間(如C++中)。

當(dāng)然了，強(qiáng)弱符號(hào)在某些時(shí)候是非常有用的，例如制作庫(kù)以支持用戶(hù)自定義的庫(kù)，這又該怎么做呢?敬請(qǐng)期待下一篇。

參考

參考書(shū)籍

《深入理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)》

《程序員的自我修養(yǎng)》