c++ 编译器如何找到外部变量？

Question

我用g++和clang++编译这个程序。有区别：
g++ 打印 1，但 clang++ 打印 2。
好像
g++：外部变量定义在最短范围内。
clang++：extern 变量定义在最短的全局范围内。

C++ 规范是否对此有任何规范？

main.cpp

#include <iostream>
static int i;
static int *p = &i;

int main() {
  int i;
  {
    extern int i;
    i = 1;
    *p = 2;
    std::cout << i << std::endl;
  }
}

其他.cpp

int i;

版本：g++:7.4.0/ clang++:10.0.0
编译：$(CXX) main.cpp other.cpp -o extern.exe

Answer 1

[basic.link/7] 应该是标准的相关部分。在当前的草案中，它说：

在块作用域中声明的函数名和在块作用域extern声明中声明的变量名有链接。如果将这样的声明附加到命名模块，则程序格式错误。如果存在具有链接的实体的可见声明，则忽略在最里面的封闭命名空间范围之外声明的实体，这样如果两个声明出现在同一个声明区域中，则块范围声明将是（可能格式错误的）重新声明，则块范围声明声明同一实体并接收前一个声明的链接。如果存在不止一个这样的匹配实体，则程序是非良构的。否则，如果没有找到匹配的实体，则块范围实体接收外部链接。 如果在一个翻译单元中，同一个实体被声明为具有内部和外部链接，则程序是错误的。

请注意，后面的示例几乎完全符合您的情况：

static void f();
extern "C" void h();
static int i = 0;               // #1
void g() {
  extern void f();              // internal linkage
  extern void h();              // C language linkage
  int i;                        // #2: i has no linkage
  {
    extern void f();            // internal linkage
    extern int i;               // #3: external linkage, ill-formed
  }
}

所以，程序应该是格式错误的。解释在例子下面：

如果没有第 2 行的声明，第 3 行的声明将链接到第 1 行的声明。然而，因为带有内部链接的声明是隐藏的，所以 #3 被赋予了外部链接，从而使程序格式不正确。

Answer 2

Clang 给出了正确的结果。即使按照当前标准的规则，程序也不应该是格式错误的。注意强调的措辞：

如果在一个翻译单元中，同一个实体被声明为具有内部和外部链接，则程序是非良构的。

#3 声明的实体和#1 声明的实体不是同一个实体，因为以下规则：

如果两个名称相同且在不同作用域中声明，则应表示相同的变量、函数、类型、模板或命名空间

• 两个名称都有外部链接，否则两个名称都有内部链接并在同一个翻译单元中声明；和
• [...]

它们不是，一个有internal linkage，另一个有external linkage，所以它们不表示相同实体，因此代码不违反[basic.link#6 ]。此外，[basic.link#6] 后面的示例仍然是对变量 i 的错误解释。

P1787 已经阐明了这个例子。它说：

static void f();
extern "C" void h();
static int i = 0;               // #1
void gq() {
  extern void f();              // internal linkage
  extern void g();              // ::g, external linkage
  extern void h();              // C language linkage
  int i;                        // #2: i has no linkage
  {
    extern void f();            // internal linkage
    extern int i;               // #3: <del>ex</del>internal linkage
  }
}

Without 即使第 2 行的声明隐藏了第 1 行的声明，第 3 行的声明 将与仍然重新声明连接es at line #1. 因为声明with和received内部链接是隐藏的，但是#3是隐藏的给定外部链接，使程序格式错误。

这意味着，在您的示例中，由声明 extern int i 引入的变量 i 将与由 static int i 声明的变量 i 链接。所以，打印2 是正确的行为。