如何在多個文件中使用變量？

Question

我想在標頭中定義一個變量，並能夠在多個文件中使用它。 例如，在某處定義了變量a並可以在p1.cpp和p2.cpp中使用/更改它

這是一個示例，其中包含3個我想做的簡單文件。

// vars.hpp
#ifndef VARS_HPP
#define VARS_HPP

int a = 1;
float b = 2.2;
void double_vars();

#endif



// vars.cpp
#include "vars.hpp"
void double_vars () {
    a *= 2;
    b *= 2;
}

// vars_main.cpp
#include <cstdio>
#include "vars.hpp"
int main () {
    printf("a: %d; b: %f\n", a, b);
    double_vars();
    printf("a: %d; b: %f\n", a, b);
}

現在，使用以下命令編譯以上內容：

g++ -Wall -W -g vars.cpp vars_main.cpp -o vars && ./vars

給我以下錯誤：

/tmp/ccTPXrSe.o:(.data+0x0): multiple definition of `a'
/tmp/ccnc1vof.o:(.data+0x0): first defined here
/tmp/ccTPXrSe.o:(.data+0x4): multiple definition of `b'
/tmp/ccnc1vof.o:(.data+0x4): first defined here

有人可以向我解釋為什么會這樣嗎？ 據我所知，頭文件中有防護措施，因此僅應包含一次，因此不應有多個聲明

Answer 1

在頭文件中，編寫以下代碼：

extern int a;
extern float b;

這將聲明變量。

在一個CPP文件中，編寫以下代碼：

int a = 1;
float b = 2.2;

這將定義變量。 只要將變量定義一次，就可以將定義放在哪個CPP文件中。

Answer 2

首先，不要這樣做。 全局可變狀態通常是一件壞事。

問題在於，鏈接器完成將包含聲明中的文件合並后，就會看到兩次，一次在main.cpp中，一次在vars_main.cpp中：

int a = 1;
float b = 2.2;

如果僅將其放在頭文件中，則它將以多種翻譯單位顯示，對於包含頭文件的每個cpp文件一次。 編譯器不可能知道您正在談論的a和b。

解決此問題的方法是在標頭中將它們聲明為extern ：

extern int a;
extern float b;

這告訴編譯器a和b是在某處定義的 ，而不必在代碼的這一部分中定義 。

然后，在您的一個cpp文件中，您將定義它們：

int a = 1;
float b = 2.2;

這樣，就有一個明確定義的位置來存放a和b ，並且編譯器可以正確連接點。

Answer 3

Collin已經描述了問題和解決方案，但我想強調一下這種樣式有多糟糕。

您甚至從這個簡單的練習中就發現，以這種方式使用全局變量通常是一件壞事。 除了已經發現的編譯器問題之外，使用全局變量在函數之間共享狀態還會導致以下問題：

• 它使該函數本身更難在其他程序中重用，因為該函數期望這些符號的存在。

• 對一個功能的更改可能會導致共享該狀態的其他功能出現問題（即更改未本地化至該功能）；

• 代碼變得更難調試，因為任何人都可以隨時修改a和b 。

理想情況下 ，函數應僅通過參數，返回值和異常（如果適用）進行通信； 在某些情況下，共享狀態是正確的答案，但這種情況相對較少且相差甚遠。

由於您顯然使用的是C ++編譯器，因此我將以C ++的方式進行操作，即使用引用而不是指針。 我還將使用C ++ iostream例程而不是cstdio （編寫C或C ++；嘗試將兩者混用只會導致胃灼熱）。

vars.hpp：

#ifndef VARS_H  // Include guard to prevent multiple inclusion
#define VARS_H

void double_vars(int &, float &);

#endif

vars.cpp：

#include "vars.hpp"

void double_vars(int &x, float &y)
{
  x *= 2;    
  y *= 2.0;  
}

main.cpp：

#include <iostream>
#include "vars.hpp"

int main(void)
{
  int a = 1;
  float b = 2.2;

  std::cout << "a: " << a << "; b: " << b << std::endl;
  double_vars(a, b);
  std::cout << "a: " << a << "; b: " << b << std::endl;

  return 0;
}

由於x和y被聲明為引用類型（使用& ），因此在double_vars寫入表達式 x和y等同於在main寫入a和b 。

C的方法是使用指針而不是引用：

vars.h：

#ifndef VARS_H  // Include guard to prevent multiple inclusion
#define VARS_H

void double_vars(int *, float *); 
#endif

vars.c：

#include "vars.h"

void double_vars(int *x, float *y)
{
  *x *= 2;    
  *y *= 2.0;  
}

main.c：

#include <stdio.h>
#include "vars.h"

int main(void)
{
  int a = 1;
  float b = 2.2;

  printf("a: %d; b: %f\n", a, b);
  double_vars(&a, &b);
  printf("a: %d; b: %f\n", a, b);
  return 0;
}

在這種情況下，我們使用指針而不是引用，因此我們需要將表達式 &a和&b的結果傳遞給double_vars 在函數中，寫入表達式*x和*y與在main寫入a和b相同。