clang 对全局变量的行为不同

Question

我有这些由 3 个文件组成的虚拟软件：

测试.h

int gv;
void set(int v);

测试.c

#include "test.h"

void set(int x) {
    gv = x;
}

主文件

#include "test.h"
#include <assert.h>

int main() {
    set(1);
    assert(gv == 1);
}

代码在 MSVC 2019 和 GCC 8 中编译并运行良好，但在链接时使用 clang（Visual Studio 2019 提供的 clang-cl 11）失败，抱怨gv已经定义：

1>------ Build started: Project: test, Configuration: Debug x64 ------
1>lld-link : error : undefined symbol: gv
1>>>> referenced by ...\test\main.c:6
1>>>>               x64\Debug\main.obj:(main)
1>>>> referenced by ...\test\test.c:4
1>>>>               x64\Debug\test.obj:(set)
1>Done building project "test.vcxproj" -- FAILED.

我知道extern是在文件范围内定义的对象的默认存储类说明符，但是如果我明确指定extern为int gv ，它会中断与每个编译器的链接（除非我在源文件中添加gv的定义，当然）。

有一点我不明白。 怎么了？

Answer 1

int gv; 是gv的暂定定义，根据 C 2018 6.9.2 2. 当翻译单元（正在编译的文件及其包含的所有内容）中没有常规定义时，暂定定义将变为初始值设定项为零的定义。

因为这个暂定定义中都包含test.c和main.c ，有两个暂定定义test.c和main.c 。 当这些链接在一起时，您的程序有两个定义。

当具有外部链接的相同标识符有两个定义时，C 标准没有定义行为。 （有两个定义违反了 C 2018 6.9 5 中的“shall”要求，并且标准没有定义违反要求时的行为。）由于历史原因，一些编译器和链接器将暂定定义视为“公共符号”定义，将被链接器合并——具有相同符号的多个暂定定义将被解析为单个定义。 而有些则没有； 有些人将暂定定义视为常规定义，如果有多个定义，链接器会抱怨。 这就是为什么您会看到不同编译器之间存在差异的原因。

要解决此问题，您可以更改int gv; 在test.h到extern int gv; ，这使它成为一个不是定义（甚至不是暂定定义）的声明。 那么你应该把int gv; 或int gv = 0; 在test.c中为程序提供一个定义。 另一种解决方案可能是使用-fcommon开关，如下所示。

GCC 版本 10 中的默认行为发生了变化（在某些时候可能还有 Clang；我的 Apple Clang 11 的行为与您的报告不同）。 使用 GCC 和 Clang，您可以使用命令行开关-fcommon （将暂定定义视为公共符号）或-fno-common （如果有多个暂定定义会导致链接器错误）来选择所需的行为。

一些附加信息在这里和这里。

Answer 2

我知道 extern 是在文件范围内定义的对象的默认存储类说明符

确实如此，但链接因gv符号的“重新定义”而中断，不是吗？

那是因为test.c和main.c都有int gv; 在预处理器包含标头之后。 因此最终对象test.o和main.o都包含_gv符号。

最常见的解决方案是使用extern int gv; 在test.h头文件中（它告诉编译器gv存储分配在其他地方）。 在C文件中，以main.c为例，定义int gv; 以便gv的存储空间将实际分配，但仅在main.o对象内分配一次。

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编辑：

引用您提供的相同链接storage-class specifier ，其中包含以下语句：

带有外部链接的声明通常在头文件中可用，以便所有 #include 文件的翻译单元可以引用在别处定义的相同标识符。