全局变量实现

Question

当我编写以下程序时：

文件 1：

#include <stdio.h>    
int global;    
void print_global1() {
        printf("%p\n", &global);
}

文件 2：

#include <stdio.h>
char global;    
void print_global2() {
        printf("%p\n", &global);
}

文件 3：

void print_global1();
void print_global2();
int main()
{
        print_global1();
        print_global2();

        return 0;
}

输出：

$ ./a.out
0x804a01c
0x804a01c

这是我的问题：

• 为什么链接器将“int global”和“char global”实现为同一个全局变量：
• 编译器怎么不报错（不是-Wall -Wextra -ansi的最小警告...）
• 全局变量的大小如何管理（int和char的大小不同）

PS：第二个问题是体系结构/编译器相关的，所以让我们以 int 大小为 32 位的 gcc 或 Visual C++（用于 C）为例

编辑：这不是 C++ 的问题，而是 C 的问题！

我使用 gcc 版本 4.4.1 和 Ubuntu 9.10，这是编译控制台输出：

$ ls
global_data1.c  global_data2.c  global_data.c

$ gcc -Wall -Wextra -ansi global_data*.c
$ ./a.out
0x804a01c
0x804a01c
or 
$ gcc -Wall -Wextra -ansi -c global_data*.c
$ gcc -Wall -Wextra -ansi global_data*.o
$ ./a.out
0x804a01c
0x804a01c

Answer 1

您使用的是哪个编译器。平台是什么？使用 g++ 我得到 ​​p>

/tmp/cc8Gnf4h.o:(.bss+0x0): multiple definition of `global'
/tmp/ccDQHZn2.o:(.bss+0x0): first defined here
/usr/bin/ld: Warning: size of symbol `global' changed from 4 in a.o to 1 in b.o

AFAIR，在 C++ 中，不同翻译单元中的变量具有完全相同的声明才能工作。

Answer 2

链接器允许有这样的重复外部数据（尽管我很惊讶不同的类型不会导致问题）。你得到哪一个取决于你的目标文件在你的链接命令行上的顺序。

Answer 3

gcc 不报告任何错误/警告。但是g++ 可以。

编辑：

看起来 C 允许 tentative definitions 用于变量。

在您的情况下，两个全局定义都是暂定的，在这种情况下，选择链接器看到的第一个。

将你的文件 2 更改为：

char global = 1; // no more tentative...but explicit.

现在如果你像以前一样编译，file1 中的暂定 def 将被忽略。

通过以下方式使两个 def 都显式：

int global = 1; // in file1

char global = 1; // in file2

现在两者都不能被忽略，我们得到了多重定义错误。

Answer 4

这与C中称为“暂定定义”的东西有关。首先，如果您在file1和file2中都分配给global，您将在C中得到错误。这是因为global没有暂定定义在 file1 和 file2 中，它真的被定义了。

来自 C 标准（重点是我的）：

具有文件范围的对象的标识符声明没有初始化程序，并且没有存储类说明符或存储类说明符为静态，构成暂定定义。如果翻译单元包含一个或多个标识符的暂定定义，并且翻译单元不包含该标识符的外部定义，则行为与翻译单元包含该标识符的文件范围声明完全相同，复合类型为翻译单元的末尾，初始化器等于 0。

对于您的情况，“翻译单元”（基本上）每个源文件。

关于“复合类型”：

对于在一个范围内声明的具有内部或外部链接的标识符， 如果先前的声明指定 internal 或 外部链接，后面声明的标识符的类型变成复合的 输入。

有关暂定定义的更多信息，请参阅this question and its answers。

对于您的情况，它似乎应该是未定义的行为，因为global 是在翻译单元的末尾定义的，所以您会得到global 的两个定义，更糟糕的是，它们是不同的。看起来链接器默认情况下不会抱怨这一点。

GNU ld 有一个名为 --warn-common 的选项，它会警告您有多个暂定定义（常用符号是暂定定义变量的链接器名称）：

$ gcc -Wl,--warn-common file*.c
/tmp/ccjuPGcq.o: warning: common of `global' overridden by larger common
/tmp/ccw6nFHi.o: warning: larger common is here

来自manual：

如果一个变量只有（一个或多个）公共符号，它会进入输出文件的未初始化数据区域。链接器将同一变量的多个常用符号合并为一个符号。如果它们的尺寸不同，它会选择最大的尺寸。如果存在相同变量的定义，则链接器会将公共符号转换为声明。

--warn-common 选项可以产生五种警告。每个警告由两行组成：第一行描述刚刚遇到的符号，第二行描述之前遇到的同名符号。这两个符号中的一个或两个将是一个公共符号。