int main() 是否需要在 C++ 上声明？

Question

我被告知函数需要声明才能被调用。为了说明，下面的例子会给我一个错误，因为没有函数 sum 的声明：

#include <iostream>

int main() {
  std::cout << "The result is " << sum(1, 2);
  return 0;
}

int sum(int x, int y) {
  return x + y;
}

// main.cpp:4:36: error: use of undeclared identifier 'sum'
//  std::cout << "The result is " << sum(1, 2);
//                                   ^
// 1 error generated.

为了解决这个问题，我会添加声明：

#include <iostream>

int sum(int x, int y); // declaration

int main() {
  std::cout << "The result is " << sum(1, 2);
  return 0;
}

int sum(int x, int y) {
  return x + y;
}

为什么 main 函数不需要声明，而像 sum 这样的其他函数需要声明？

Answer 1

函数的定义也是函数的声明。

声明函数的目的是让编译器知道它。声明一个函数而不定义它允许在不方便定义它的地方使用函数。例如：

• 如果在源文件 (A) 中使用了一个函数，而不是在 (B) 中定义的那个，我们需要在 A 中声明它（通常通过 A 包含的头文件，例如 B.h）。
• 如果两个或多个函数可以相互调用，那么我们不能在其他函数之前定义所有这些函数——其中一个必须是第一个。因此可以先提供声明，然后再提供定义。
• 许多人喜欢将“更高级别”的例程放在源文件的较早部分，然后将子例程放在后面。由于这些“更高级别”的例程调用各种子例程，因此必须更早地声明这些子例程。

在 C++ 中，用户程序从不调用main，因此它从不需要在定义之前声明。 （请注意，如果您愿意，可以提供一个。在这方面，main 的声明没有什么特别之处。）在 C 中，程序可以调用 main。在这种情况下，它确实要求在调用之前声明是可见的。

请注意，调用它的代码确实需要知道main。这是通常称为 C++ 运行时启动代码的特殊代码。当您使用适当的链接器选项链接 C++ 程序时，链接器会自动为您包含该代码。无论代码是用什么语言编写的，它都有任何main 的声明，以便正确调用它。

Answer 2

我被告知函数需要声明才能被调用。

的确如此。函数必须先声明，然后才能调用。

为什么我们不为main 函数添加声明？

好吧，你没有调用main 函数。事实上，你根本不能调用main¹，所以在任何事情之前都不需要声明main。

但从技术上讲，所有定义也是声明，因此您对 main 的定义也声明了 main。

---

脚注 1：C++ 标准规定从程序内部调用 main 是未定义的行为。

这允许 C++ 实现将特殊的一次性启动代码放在 main 的顶部，如果它们无法从通常调用 main 的启动代码中的挂钩中使其更早运行的话。一些实际的实现实际上会这样做，例如调用一个快速数学函数，该函数设置一些 FPU 标志，例如 denormals-are-zero。

在一个假设的实现中，调用 main 可能会导致一些有趣的事情，例如为所有静态变量重新运行构造函数，重新初始化 new/delete 使用的数据结构以跟踪分配，或其他完全破坏你的程序。或者它可能根本不会引起任何问题。未定义的行为并不意味着它必须在每个实现中都失败。

Answer 3

如果您要调用该函数，则需要原型，但它尚不可用，如您的情况下的sum。

你不能自己打电话给main，所以不需要有原型。编写原型甚至是个坏主意。

Answer 4

不，编译器不需要main() 的前向声明。

main() 是 C++ 中的一个特殊函数。

关于 main() 需要记住的一些重要事项是：

1. 链接器在创建可执行程序时要求存在一个且只有一个main() 函数。
2. 编译器需要以下两种形式之一的 main() 函数：

int main () { /* body */ } 
int main (int argc, char *argv[]) { /* body */ } 

其中body 是零个或多个语句

另一种可接受的形式是特定于实现的，并在调用函数时提供环境变量列表：

int main (int argc, char* argv[], char *envp[]) { /* body */ }

编码员必须使用这些可接受的形式之一提供 main 的“定义”，但编码员不需要提供声明。编译器接受编码定义作为 main() 的声明。

1. 如果没有提供 return 语句，编译器将提供 return 0; 作为函数体中的最后一条语句。

顺便说一句，C++ 程序是否可以调用 main() 有时会让人感到困惑。不建议这样做。 C++17 草案声明 main()“不得在程序中使用”。换句话说，不能从程序中调用。参见例如Working Draft Standard for C++ Programming Language, dated "2017-03-21", Paragraph 6.6.1.3, page 66。我意识到一些编译器支持这一点（包括我的），但下一版本的编译器可以修改或删除该行为，因为标准使用术语“不应”。

Answer 5

从程序内部调用main 是非法的。这意味着唯一要调用它的是运行时，编译器/链接器可以处理设置。这意味着您不需要main 的原型。

Answer 6

函数的定义也隐含地声明了它。如果你需要在定义之前引用一个函数，你需要在使用它之前声明它。

所以这样写也是有效的：

int sum(int x, int y) {
  return x + y;
}

int main() {
  std::cout << "The result is " << sum(1, 2);
  return 0;
}

如果您在一个文件中使用声明来使编译器在定义函数之前知道它，那么它的定义必须在链接时知道：

ma​​in.cpp

int sum(int x, int y);

int main() {
  std::cout << "The result is " << sum(1, 2);
  return 0;
}

sum.cpp

int sum(int x, int y) {
  return x + y;
}

或者sum 可能起源于一个库，所以你甚至不需要自己编译它。

main 函数不会在您的代码中的任何地方使用/引用，因此无需在任何地方添加main 的声明。

在您的main 函数之前和之后，c++ 库可能会执行一些初始化和清理步骤，并将调用您的main 函数。如果库的该部分将表示为 c++ 代码，那么它将包含 int main() 的声明，以便可以对其进行编译。该代码可能如下所示：

int main();

int __main() {
  __startup_runtime();

  main();

  __cleanup_runtime();
}

但是你又遇到了__main 的同样问题，所以在某些时候不再有 c++ 并且某个函数 (main) 只是代表你的代码的入口点。

Answer 7

不。反正你不能叫它。

您只需要对在定义之前调用的函数进行前向声明。对于其他文件中定义的函数，您需要外部声明（看起来与前向声明完全一样）。

但是你不能在 C++ 中调用main，所以你不需要一个。这是因为允许 C++ 编译器修改 main 来进行全局初始化。

[我查看了 crt0.c，它确实有一个 main 声明，但这既不是这里也不是那里]。