使用 extern 的前向声明（在 C/C++ 的上下文中）答案

【问题标题】：forward declaration using extern (in context of C/C++)使用 extern 的前向声明（在 C/C++ 的上下文中）
【发布时间】：2017-02-11 02:15:47
【问题描述】：

我很困惑是否使用 extern 在 C 中进行函数的前向声明。场景是每个函数都在单独的 .c/.cpp 文件中。我从这个问题中了解到 - External linkage of const in C ，如果所有都是 .c 文件，我不应该使用 extern 进行前向声明，无论函数是否定义在同一个文件中。

但是我想更多地了解何时显式使用 extern 进行前向声明（我认为当前向声明的函数是用与调用不同的语言定义的时，需要 extern），以及任何需要注意的事项知道。

【问题讨论】：

函数默认为extern，你可以在前向声明中使用或省略这个关键字，含义不变。
@n.m.使用 extern，编译器会忽略签名，我的意思是类型检查没有完成。所以，不需要的时候不要使用。
“编译器忽略签名”错误。谁告诉你的？
@n.m.对不起，我误会了……
“编译器忽略签名”（感知）问题发生在您在 c 文件中使用 extern 进行前向声明时。编译器实际上正在按照您的要求进行操作，但是您的 extern 声明可能与另一个文件中的实际函数声明不匹配。编译器不检查（链接器也不检查）。这就是为什么我们将前向声明放在头文件中，而不是将它们随机分布在 c 文件中。也就是说：c 文件中的extern 是否修改了声明，或者它是默认值？，为什么人们一直试图这样做！

标签： c++ c extern forward-declaration linkage

【解决方案1】：

我认为，当前向声明的函数是用与调用语言不同的语言定义时，extern 将是必需的。

我应该警告您，您的问题措辞不当。我很确定您对何时使用感兴趣

extern "C" int foo(int);

在 C++ 中，但我不确定，我希望我不会浪费我的时间。

让我们区分编译器和链接器。我省略了一些细节，但没有任何影响你问题的答案。

编译器使用前向声明。在声明函数时，您向编译器提供有关如何使用它的信息。你声明函数F，当编译器遇到正在使用的F时，它就知道要做什么了。（在 K&R 时代，在没有声明的情况下，编译器使用默认值，有时会导致有趣的结果。所以现在它们在 C 和 C++ 中都是强制性的。）

通常一个函数的前向声明是一个函数原型：它提供参数类型。在 C 中，这不是绝对必要的。你可以写

int foo();

告诉编译器foo是一个返回int的函数，但不知道它需要什么参数。然后你有责任把这些弄好，因为编译器无法检查。

extern 声明——无论是函数还是变量——通知编译器符号及其类型，并表示定义将由另一个模块提供。编译器留下一个占位符供链接器稍后填充。

例如，如果您查看 getopt(3) 手册页，您会看到 optarg 被声明为 extern；它在 C 运行时库中定义，但您可以使用它，因为它已被声明。

现在我们来看看链接器，以及 C++ 的 extern "C"。

对于链接器，模块公开符号。未声明static 的全局变量和函数具有外部链接，这意味着它们可以被其他模块使用。

在 C 中，函数名和外部符号之间存在 1:1 的对应关系。名字就是符号。例如getopt(3)在C标准库libc中有一个同名符号：

$ nm -g $(find /usr/lib/ -name libc.a) 2>/dev/null | grep 'T getopt' 
0000000000001620 T getopt
0000000000000000 T getopt_long
0000000000000040 T getopt_long_only

在 C++ 中，名称不是符号。可以重载 C++ 函数；相同的名称可以代表采用不同参数的不同函数。编译器构造一个对参数类型进行编码的符号。比较：

$ echo 'int foo(int foo) { return foo * foo; }' > a.c && cc  -c a.c && nm a.o
0000000000000000 T foo
$ echo 'int foo(int foo) { return foo * foo; }' > a.C && c++ -c a.C && nm a.o
0000000000000000 T _Z3fooi

符号名称的编码通常称为name mangling。 nm(1) 具有去杂化功能：

$ echo 'int foo(int foo) { return foo * foo; }' > a.C && c++ -c a.C && nm -C a.o
0000000000000000 T foo(int)

请注意，参数类型出现在名称旁边。

在 C++ 中，extern "C" 将函数声明或定义为 C 函数。这是一个定义：

$ echo 'extern "C" int foo(int foo) { return foo * foo; }' > a.C && c++ -c a.C && nm a.o
0000000000000000 T foo

在声明中，它告诉编译器该函数在别处定义，并使用 C 符号。
在定义中，它告诉编译器发出一个 C 符号，即不要破坏名称，以便其他 C 模块可以使用该函数。

我希望这能回答你的问题。

【讨论】：

感谢詹姆斯写出如此详尽的答案。我正在编写一些嵌入式代码并从程序集中调用了一个 c++ 函数，这很有帮助！

【解决方案2】：

在 C 语言中，extern inline 之类的东西具有特殊含义，其中显式的 extern 会有所不同。

除此之外，在函数声明中明确指定 extern 没有任何意义，因为 C 和 C++ 中的函数始终具有默认的外部链接。

“不同语言”的问题可能是关于extern "C"之类的东西，但这与普通的extern完全不同。

【讨论】：

谢谢，这让我很困惑。我将 extern 函数声明与 extern "C" 用法混合在一起，并想知道 extern 何时对函数声明很重要。
块范围内的函数声明是否有所作为：即void f() { extern void g(); }？

【解决方案3】：

函数默认有外部链接，这意味着

extern int foo(void);

和

int foo(void);

有完全一样的意思。对于所有函数声明都是如此，除了那些以某种方式涉及static的函数声明。

特别是，extern 的存在与否对类型检查没有影响，并且函数是否以不同的语言定义是无关紧要的。

【讨论】：