C/C++定义全局变量/常量几种方法的区别

在讨论全局变量以前咱们先要明白几个基本的概念：

1. 编译单元(模块)：
    在IDE开发工具大行其道的今天，对于编译的一些概念不少人已经再也不清楚了，不少程序员最怕的就是处理链接错误(LINK ERROR), 由于它不像编译错误那样能够给出你程序错误的具体位置，你经常对这种错误感到懊恼，可是若是你常用gcc，makefile等工具在linux或者嵌 入式下作开发工做的话，那么你可能很是的理解编译与链接的区别！当在VC这样的开发工具上编写完代码，点击编译按钮准备生成exe文件时，VC其实作了两 步工做，第一步，将每一个.cpp(.c)和相应.h文件编译成obj文件；第二步，将工程中全部的obj文件进行LINK生成最终的.exe文件，那么错 误就有可能在两个地方产生，一个是编译时的错误，这个主要是语法错误，另外一个是链接错误，主要是重复定义变量等。咱们所说的编译单元就是指在编译阶段生成 的每一个obj文件，一个obj文件就是一个编译单元，也就是说一个cpp(.c)和它相应的.h文件共同组成了一个编译单元，一个工程由不少个编译单元组 成，每一个obj文件里包含了变量存储的相对地址等 。

2. 声明与定义的区别
    函数或变量在声明时，并无给它实际的物理内存空间，它有时候能够保证你的程序编译经过， 可是当函数或变量定义的时候，它就在内存中有了实际的物理空间，若是你在编译模块中引用的外部变量没有在整个工程中任何一个地方定义的话， 那么即便它在编译时能够经过，在链接时也会报错，由于程序在内存中找不到这个变量！你也能够这样理解， 对同一个变量或函数的声明能够有屡次，而定义只能有一次!

3. extern的做用
    extern有两个做用，第一个,当它与"C"一块儿连用时，如: extern "C" void fun(int a, int b); 则告诉编译器在编译fun这个函数名时按着C的规则去翻译相应的函数名而不是C++的， C++的规则在翻译这个函数名时会把fun这个名字变得面目全非，多是fun@aBc_int_int#%$也多是别的，这要看编译器的"脾气"了 (不一样的编译器采用的方法不同)，为何这么作呢，由于C++支持函数的重载啊，在这里不去过多的论述这个问题，若是你有兴趣能够去网上搜索，相信你可 以获得满意的解释!
    当extern不与"C"在一块儿修饰变量或函数时，如在头文件中: extern int g_Int;  它的做用就是声明函数或全局变量的做用范围的关键字，其声明的函数和变量能够在本模块活其余模块中使用，记住它是一个声明不是定义!也就是说B模块(编译 单元)要是引用模块(编译单元)A中定义的全局变量或函数时，它只要包含A模块的头文件便可, 在编译阶段，模块B虽然找不到该函数或变量，但它不会报错，它会在链接时从模块A生成的目标代码中找到此函数。

    若是你对以上几个概念已经很是明白的话，那么让咱们一块儿来看如下几种全局变量/常量的使用区别:

1. 用extern修饰的全局变量
    以上已经说了extern的做用，下面咱们来举个例子,如:
    在test1.h中有下列声明:
    #ifndef TEST1H
    #define TEST1H
    extern char g_str[]; // 声明全局变量g_str
    void fun1();
    #endif
    在test1.cpp中
    #include "test1.h"
   
    char g_str[] = "123456"; // 定义全局变量g_str
   
    void fun1()
    {
        cout << g_str << endl;
    }
   
    以上是test1模块， 它的编译和链接均可以经过,若是咱们还有test2模块也想使用g_str,只须要在原文件中引用就能够了
    #include "test1.h"

    void fun2()
    {
        cout << g_str << endl;
    }
    以上test1和test2能够同时编译链接经过，若是你感兴趣的话能够用ultraEdit打开test1.obj,你能够在里面着"123456"这 个字符串,可是你却不能在test2.obj里面找到，这是由于g_str是整个工程的全局变量，在内存中只存在一份, test2.obj这个编译单元不须要再有一份了，否则会在链接时报告重复定义这个错误!
    有些人喜欢把全局变量的声明和定义放在一块儿，这样能够防止忘记了定义，如把上面test1.h改成
    extern char g_str[] = "123456"; // 这个时候至关于没有extern
    而后把test1.cpp中的g_str的定义去掉,这个时候再编译链接test1和test2两个模块时，会报链接错误，这是由于你把全局变量 g_str的定义放在了头文件以后，test1.cpp这个模块包含了test1.h因此定义了一次g_str,而 test2.cpp也包含了test1.h因此再一次定义了g_str, 这个时候链接器在链接test1和test2时发现两个g_str。若是你非要把g_str的定义放在test1.h中的话，那么就把test2的代码 中#include "test1.h"去掉 换成:
    extern char g_str[];
    void fun2()
    {
        cout << g_str << endl;
    }
    这个时候编译器就知道g_str是引自于外部的一个编译模块了，不会在本模块中再重复定义一个出来，可是我想说这样作很是糟糕，由于你因为没法在 test2.cpp中使用#include "test1.h", 那么test1.h中声明的其余函数你也没法使用了，除非也用都用extern修饰，这样的话你光声明的函数就要一大串，并且头文件的做用就是要给外部提 供接口使用的，因此 请记住， 只在头文件中作声明，真理老是这么简单。

2. 用static修饰的全局变量
    首先，我要告诉你static与extern是一对“水火不容”的家伙，也就是说extern和static不能同时修饰一个变量；其次，static修 饰的全局变量声明与定义同时进行，也就是说当你在头文件中使用static声明了全局变量后，它也同时被定义了；最后，static修饰全局变量的做用域 只能是自己的编译单元，也就是说它的“全局”只对本编译单元有效，其余编译单元则看不到它,如:
    test1.h:
    #ifndef TEST1H
    #define TEST1H
    static char g_str[] = "123456";
    void fun1();
    #endif

    test1.cpp:
    #include "test1.h"
   
    void fun1()
    {
        cout << g_str << endl;
    }
   
    test2.cpp
    #include "test1.h"
   
    void fun2()
    {
        cout << g_str << endl;
    }
   
    以上两个编译单元能够链接成功, 当你打开test1.obj时，你能够在它里面找到字符串"123456", 同时你也能够在test2.obj中找到它们，它们之因此能够链接成功而没有报重复定义的错误是由于虽然它们有相同的内容，可是存储的物理地址并不同， 就像是两个不一样变量赋了相同的值同样，而这两个变量分别做用于它们各自的编译单元。
    也许你比较较真，本身偷偷的跟踪调试上面的代码,结果你发现两个编译单元（test1, test2）的g_str的内存地址相同，因而你下结论static修饰的变量也能够做用于其余模块，可是我要告诉你，那是你的编译器在欺骗你，大多数编 译器都对代码都有优化功能，以达到生成的目标程序更节省内存，执行效率更高，当编译器在链接各个编译单元的时候，它会把相同内容的内存只拷贝一份，好比上 面的"123456", 位于两个编译单元中的变量都是一样的内容，那么在链接的时候它在内存中就只会存在一份了， 若是你把上面的代码改为下面的样子，你立刻就能够拆穿编译器的谎话:
    test1.cpp:
    #include "test1.h"
   
    void fun1()
    {
        g_str[0] = 'a';
        cout << g_str << endl;
    }

    test2.cpp
    #include "test1.h"
   
    void fun2()
    {
        cout << g_str << endl;
    }
   
    void main()
    {
        fun1(); // a23456
        fun2(); // 123456
    }
   
    这个时候你在跟踪代码时，就会发现两个编译单元中的g_str地址并不相同，由于你在一处修改了它，因此编译器被强行的恢复内存的原貌，在内存中存在了两份拷贝给两个模块中的变量使用。

    正是由于static有以上的特性，因此通常定义static全局变量时，都把它放在原文件中而不是头文件，这样就不会给其余模块形成没必要要的信息污染，一样记住这个原则吧！
   
3 const修饰的全局常量

    const修饰的全局常量用途很广，好比软件中的错误信息字符串都是用全局常量来定义的。const修饰的全局常量据有跟static相同的特性，即它们只能做用于本编译模块中，可是const能够与extern连用来声明该常量能够做用于其余编译模块中, 如
    extern const char g_str[];
    而后在原文件中别忘了定义:
    const char g_str[] = "123456";

    因此当const单独使用时它就与static相同，而当与extern一块儿合做的时候，它的特性就跟extern的同样了！因此对const我没有什么 能够过多的描述，我只是想提醒你，const char* g_str = "123456" 与 const char g_str[] = "123465"是不一样的， 前面那个const 修饰的是char * 而不是g_str,它的g_str并非常量，它被看作是一个定义了的全局变量（能够被其余编译单元使用）， 因此若是你像让char *g_str遵照const的全局常量的规则，最好这么定义const char* const g_str="123456".