如何理解函数或全局变量重复定义
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可能有些朋友第一反应是,那肯定是编译不过喽:
// 来源:公众号【编程珠玑】 // 作者:守望先生 // fun.c #includevoid fun() { printf("编程珠玑\n"); } // main.c #include void func() { printf("公众号\n"); } int main(void) { func(); return 0; }
编译:
$ 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
可以看到这里报错了,因为fun重复定义了。
但是重复定义就会报错,会编译不过吗?不全是!
再看下面的代码:
// 来源:公众号【编程珠玑】 // 作者:守望先生 //var.c int num; void change() { num = 1023; } //main.c #includevoid change(); int num = 1024; int main(void) { printf("before:num is %d\n", num); change(); printf("after:num is %d\n", num); return 0; }
输出结果:
before:num is 1024 after:num is 1023
从结果中可以看到,虽然num被定义了两次,但是仍然可以编译通过,并且正常运行。这又是为什么呢?
符号
在说明今天重点分享的内容之前,先简单了解一下什么是符号。在《hello程序是如何变成可执行文件的》中讲到过,ELF文件生成的最后阶段会经历链接,而链接阶段正是基于符号才能完成。每个目标文件都会有一个符号表。而链接过程正是通过符号表中的符号,将不同的目标文件“粘”在一起,形成最后的库或者可执行文件。要查看一个目标文件的符号信息也很容易:
// symbol.c #includeint symbol = 1024; int func_symbol() { return 0; }
编译:
$ gcc smbol.c #编译 $ nm symbol.o #查看符号信息 0000000000000000 T func_symbol 0000000000000000 D symbol
通过nm命令就可以查看符号信息,这里就有我们的func_symbol函数和全局变量symbol的符号。
关于nm的使用,在《几个命令了解ELF文件的秘密》也有介绍。
除了上面提到的全局符号,目标文件中还有其他符号信息,不过这不是本文关注的重点。
强符号与弱符号
对于C/C++语言来说,编译器默认函数和初始化了的全局变量为强符号,未初始化的全局变量为弱符号。当然也可以通过
__attribute__((weak))
来定义一个强符号为弱符号。
通过下面的例子来看看哪些是强符号,哪些是弱符号:
#includeint weak; // 未初始化全局变量,弱符号 int strong = 1024; // 已初始化全局变量,强符号 __attribute__((weak)) int weak1 = 2222; // 使用标识修饰的弱符号 int main(void) { printf("编程珠玑\n"); return 0; }
注意,这里的强符号与弱符号都是针对定义来说的。
同名时,用哪个?
对于多重定义,即标题提到的变量重名时,链接器有它的处理规则:
1.强符号不允许重复
2.有一个强符号和多个弱符号,使用强符号
3.多个弱符号,则随意选择一个
关于第一点,在最开始的例子中你已经见到了,最常见的情况就是你重复定义了变量或者函数等等。
而第二点也有示例,示例中,虽然定义了两个num,但是var.c中未初始化的num是弱符号,main.c中的num是强符号,这种情况下编译正常。只是最终会使用强符号的num。
再看一个第三点的例子也是类似,当其中main.c的num无初始化时,也是可以编译过的。这种情况下的误用也就罢了,如果是重复的符号,但是类型不同,问题就更大了,即var.c的内容如下:
//var.c double num; void change() { num = 1023; }
这里的num变成了double,再次编译运行,你会发现意想不到的结果:
before:num is 1024 after:num is 0
为什么修改后是0?原因在于double类型的数据存储与int类型数据存储格式不一样,且它们占用空间长度都不一样,在本文例子中,double占用8字节,而int占用4字节。
总之,这不是我们想要的结果,最终的后果可能比我们想象的要严重,要更难发现。
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