范圍中的結構與函數定義

Question

所以，據我所知，這在C中是合法的：

foo.c的

struct foo {
   int a;
};

bar.c

struct foo {
    char a;
};

但功能相同是非法的：

foo.c的

int foo() {
    return 1;
}

bar.c

int foo() {
    return 0;
}

並將導致鏈接錯誤（函數foo多重定義）。

這是為什么？ 結構名稱和函數名稱之間的區別是什么使C無法處理一個而不能處理另一個？ 這種行為也擴展到C ++嗎？

Answer 1

這是為什么？

struct foo {
   int a;
};

定義用於創建對象的模板。 它不會創建任何對象或功能。 除非在代碼中的某處使用struct foo否則就編譯器/鏈接器而言，這些代碼行也可能不存在。

請注意，C和C ++處理不兼容的struct定義的方式不同。

只要您不混用它們的用法，在C程序中，您發布的代碼中struct foo的不同定義是可以的。

但是，它在C ++中是不合法的。 在C ++中，它們具有外部鏈接，必須以相同的方式定義。 有關詳細信息，請參見3.2一個定義規則/ 5 。

Answer 2

在這種情況下，區別概念稱為聯系 。

在C struct中，union或enum標記沒有鏈接 。 它們的范圍實際上是本地的。

6.2.2標識符的鏈接
6以下標識符沒有鏈接：聲明為對象或函數以外的任何標識符; 聲明為函數參數的標識符; 沒有存儲類說明符extern聲明的對象的塊作用域標識符。

它們不能在同一范圍內重新聲明（除了所謂的前向聲明 ）。 但是它們可以在不同的范圍內自由重新聲明，包括不同的翻譯單元。 在不同的范圍內，他們可以聲明完全獨立的類型。 這就是您的示例中的內容：在兩個不同的轉換單元中（即在兩個不同的文件范圍中），您聲明了兩個不同且不相關的struct foo類型。 這是完全合法的。

同時，函數在C中具有鏈接。在您的示例中，這兩個定義使用外部鏈接定義相同的函數foo 。 並且不允許在整個程序中提供任何外部鏈接功能的多個定義

6.9外部定義
5 [...]如果在表達式中使用了使用外部鏈接聲明的標識符（除了作為sizeof或_Alignof運算符的操作數的一部分，其結果是整數常量），整個程序中的某個地方應該只有一個標識符的外部定義; 否則，不得超過一個。

---

在C ++中， 鏈接的概念得到了擴展：它為更廣泛的實體（包括類型）分配特定的鏈接。 在C ++類類中有鏈接。 在命名空間范圍內聲明的類具有外部鏈接 。 C ++的一個定義規則明確指出，如果具有外部鏈接的類具有多個定義（跨不同的翻譯單元），則應在所有這些翻譯單元中等效地定義（ http://eel.is/c++draft/basic .def.odr＃12 ）。 因此，在C ++中，您的struct定義將是非法的。

由於C ++ ODR規則，您的函數定義在C ++中仍然是非法的（但基本上與C中的原因相同）。

Answer 3

您的函數定義都聲明了一個名為foo的實體和外部鏈接，而C標准表示不能有多個具有外部鏈接的實體定義。 您定義的結構類型不是具有外部鏈接的實體，因此您可以擁有多個struct foo定義。

如果使用相同的名稱聲明具有外部鏈接的對象，那么這將是一個錯誤：

foo.c的

struct foo {
   int a;
};
struct foo obj;

bar.c

struct foo {
    char a;
};
struct foo obj;

現在你有兩個名為obj ，它們都有外部鏈接，這是不允許的。

即使其中一個對象僅被聲明而未定義，它仍然是錯誤的：

foo.c的

struct foo {
   int a;
};
struct foo obj;

bar.c

struct foo {
    char a;
};
extern struct foo obj;

這是未定義的，因為obj的兩個聲明引用相同的對象，但它們沒有兼容的類型（因為struct foo在每個文件中的定義不同）。

C ++具有類似但更復雜的規則，以考慮inline函數和inline變量，模板和其他C ++特性。 在C ++中，相關要求稱為單一定義規則（或ODR）。 一個值得注意的區別是C ++甚至不允許兩種不同的struct定義，即使它們從未用於聲明具有外部鏈接的對象或在翻譯單元之間“共享”。

Answer 4

struct foo的兩個聲明彼此不兼容，因為成員的類型不同。 只要你不做任何事情來混淆兩者，在每個翻譯單元中使用它們都是可以的。

例如，如果您這樣做：

foo.c的：

struct foo {
   char a;
};

void bar_func(struct foo *f);

void foo_func()
{
    struct foo f;
    bar_func(&f);
}

bar.c：

struct foo {
   int a;
};

void bar_func(struct foo *f)
{
    f.a = 1000;
}

你會被調用不確定的行為 ，因為struct foo即bar_func預計是不兼容的struct foo是foo_func的供應。

結構的兼容性詳見C標准 6.2.7節：

1如果類型相同，則兩種類型具有兼容類型。 用於確定兩種類型是否兼容的附加規則在6.7.2中描述了類型說明符，在6.7.3中描述了類型限定符，在6.7.6中描述了聲明符。 此外，如果它們的標記和成員滿足以下要求，則在單獨的轉換單元中聲明的兩個結構，聯合或枚舉類型是兼容的：如果使用標記聲明一個，則另一個應使用相同的標記聲明。 如果兩者都在其各自的翻譯單元內的任何地方完成，則以下附加要求適用：其成員之間應存在一對一的對應關系，以便每對相應的成員被宣布為兼容類型; 如果使用對齊說明符聲明該對中的一個成員，則使用等效的對齊說明符聲明另一個成員; 如果該對的一個成員使用名稱聲明，則另一個成員使用相同的名稱聲明。 對於兩個結構，相應的成員應按相同的順序聲明。 對於兩個結構或聯合，相應的位域應具有相同的寬度。 對於兩個枚舉，相應的成員應具有相同的值。

2涉及同一對象或功能的所有聲明均應具有兼容類型; 否則，行為未定義。

總而言之， struct foo的兩個實例必須具有相同名稱和類型以及相同順序的成員才能兼容。

需要這樣的規則，以便可以在頭文件中定義一次struct ，並且該頭隨后包含在多個源文件中。 這導致struct在多個源文件中定義，但每個實例都是兼容的。

Answer 5

名稱與存在的區別並不大; 結構定義不存儲在任何地方，其名稱僅在編譯期間存在。
（程序員有責任確保在使用同名結構時不會發生沖突。否則，我們親愛的老朋友Undefined Behavior會來電。）

另一方面，函數需要存儲在某處，如果它具有外部鏈接，則鏈接器需要其名稱。

如果你的函數是static ，那么它們在各自的編譯單元之外是“不可見的”，鏈接錯誤就會消失。

Answer 6

要從鏈接器隱藏函數定義，請使用關鍵字static。

foo.c的

    static int foo() {
        return 1;
    }

bar.c

    static int foo() {
        return 0;
    }