为什么不需要为外部函数添加`extern`？

Question

下面是我的代码：

//main.c
//I'm not using header file here,I know it is bad practice, it is just for demo purpose.

int main()
{
   func();
   return 0;
}

//test.c

void func()
{
   ...
}

我们可以看到上面的代码可以编译，可以通过链接器链接，但同样的事情不适用于变量：

//main.c 

int main()
{
   sum += 1;
   return 0;
}

//test.c

int sum = 2020;

那么这段代码将无法编译，无法链接，我们必须在main.c中的main函数前添加extern int sum;。

但是为什么我们不需要在main.c 中添加extern 为：

//main.c 

extern void func(); //or `void func();` since functions are by default external
// without above line, it still compile

int main()
{
   func();
   return 0;
}

这里是不是有点不一致？

注意：通过说“函数默认是外部的。”，我的理解是：我们可以在不输入 extern 的情况下保存一些按键，所以 void func(); == extern void func();，但是我们还是需要在main.c的main函数前加上void func();，不是吗？

Answer 1

自 C99 以来，这两个程序都不正确，可能会被编译器拒绝。未经事先声明，不得在表达式中使用标识符。

在 C89 中有一条规则，如果您编写类似于函数调用的内容，并且之前未声明函数名称，则编译器会插入函数声明 int f();。对于不带括号的其他标识符的使用没有类似的规则。

即使设置为 C99 或更高版本的模式，某些编译器（取决于编译器标志）也会发出诊断信息，然后无论如何都会执行 C89 行为。

注意：您的程序在 C89 中仍然会导致未定义的行为，因为隐式声明是 int func(); 但函数定义有 void func() 这是不兼容的类型。

Answer 2

编译器不需要知道任何关于函数的信息，就可以生成调用它的代码。在没有原型的情况下，它可能会生成错误代码，但它可以生成一些东西（原则上，至少——标准合规性可能会默认禁止它）。编译器知道平台的调用约定——它知道根据需要将函数参数放入堆栈或寄存器。它知道要写一个链接器以后可以找到并修复的符号，等等。

但是当你写“sum++”时，编译器不知道如何生成代码。它甚至不知道“sum”是什么东西。递增浮点数所需的代码与递增整数所需的代码完全不同，并且可能与递增指针所需的代码不同。编译器不需要知道“sum”在哪里——这是链接器的工作——但它需要知道是什么，才能生成有意义的机器代码。

Answer 3

但是我们不需要为 main.c 中的函数添加 extern 作为 extern void func();或 void func();（因为函数隐含 extern 前缀）并且代码仍然可以编译？

没错。函数默认是外部的。

要使函数特定于本地源文件（翻译单元），您需要为它们指定static。

另一方面，变量仅在源文件中可见。如果你想让一些变量在定义它的源文件之外可见，你需要extern。

Answer 4

有两个完全不同的主题 - 函数原型和链接。

void foo(void);

提供编译器需要的extern函数原型，用于知道参数的个数和类型以及返回值的类型。函数具有外部链接 - 即可以被其他编译单元访问

static void foo(void);

提供static 函数原型。函数没有外部链接 - 即其他编译单元无法访问它

默认情况下，函数具有外部链接。

对象（全局范围）。

int x; 

定义具有外部链接和类型int 的对象x。 如果您在另一个编译单元中定义另一个 x 对象，链接器将抱怨并发出错误。

extern int x; 

只声明对象x而不定义它。对象x 必须在其他编译单元中定义。