C 与 C++ 中的枚举存储差异

Question

我在一个移植到 C++ 的 C 项目中遇到了以下构造；

enum TestEnum 
{
    A=303,
    B=808
} _TestEnum;

int foo()
{
  _TestEnum = B;
}

当使用 GCC 编译并查看生成的代码时，我得到：

nils@doofnase ~ $ gcc -std=c90 -O2 -c ./test.c -o test.o
nils@doofnase ~ $ size test.o
   text    data     bss     dec     hex filename
     59       0       0      59      3b test.o

因此使用了零字节的数据或 BSS 段。

另一方面，如果我用 C++ 编译，我会得到：

nils@doofnase ~ $ g++ -std=c++11 -O2 -c ./test.c -o test.o
nils@doofnase ~ $ size test.o
   text    data     bss     dec     hex filename
     59       0       4      63      3f test.o

我看到在 BSS 中分配了四个字节的存储空间，正如我所期望的那样。

此外，在 C 项目中，枚举定义实际上位于一个头文件中，该头文件包含在多个 c 文件中。该项目编译和链接就好了。当编译和链接为 C++ 时，编译器会抱怨 _TestEnum 是在多个对象中定义的（没错！）。

这里发生了什么？我在看一些古老的 C 语言特例吗？

编辑：为了完整起见，这是 gcc 版本：

nils@doofnase ~ $ gcc --version
gcc (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.5) 5.4.0 20160609

Answer 1

默认情况下，GCC 编译器启用 C 扩展（即使 -pedantic 标志有效），它允许跨 translation units 的对象的多个外部定义。

参考 C11 (N1570) J.5.11 多个外部定义（信息部分）：

标识符的外部定义可能不止一个 一个对象，无论是否明确使用关键字extern；如果 定义不一致，或者不止一个被初始化， 行为未定义 (6.9.2)。

请注意，依赖此行为的应用程序并不严格符合 ISO C 语言。更具体地说，C11 6.9/p5 外部定义声明（强调我的）：

外部定义是一个外部声明，也是一个 函数的定义（内联定义除外）或 目的。如果使用外部链接声明的标识符用于 表达式（作为 sizeof 或 _Alignof 的操作数的一部分除外 结果是整数常量的运算符），在整个 程序应该只有一个外部定义 标识符；否则，不得超过一个。¹⁶¹⁾

从技术上讲，违反该规则会调用undefined behavior，这意味着实现可能会或可能不会发出诊断消息。

您可以检查，此扩展已被nm 命令启用：

nm test.o 
0000000000000000 T foo
0000000000000004 C _TestEnum

根据man nm：

“C”这个符号很常见。常用符号是未初始化的数据。 链接时，可能会出现多个同名的常用符号。 如果符号在任何地方定义，则常用符号被视为 未定义的引用。

为了禁用此扩展，您可以使用-fno-common 标志。来自 GCC 文档：

Unix C 编译器传统上为 公共块中未初始化的全局变量。这允许 链接器来解析相同变量的所有暂定定义 不同的编译单元到同一个对象，或者到一个非暂定的 定义。这是-fcommon 指定的行为，并且是 GCC 在大多数目标上的默认设置。