【问题标题】：Understanding linkage of identifiers了解标识符的链接
【发布时间】：2018-12-01 05:40:53
【问题描述】：

我正在阅读 the Standard: N1570 并遇到了一些误解。我写了以下简单的例子：

test.h:

#ifndef TEST_H
#define TEST_H

extern int second;

#endif //TEST_H

test.c:

#include "test.h"

enum test_enum{ 
    first,
    second
};

但是编译失败，报错：

error: ‘second’ redeclared as different kind of symbol
     second
     ^~~~~~

这很奇怪，因为6.4.4.3#2 部分指定：

2 声明为枚举常量的标识符具有 int 类型。

在我们的例子中，枚举常量具有文件范围，所以我希望它编译得很好。

我把上面的例子改写如下： main.c:

extern int second;
int main(int argc, char const *argv[])
{
    printf("Second: %d\n", second);
}

现在链接器抱怨：

undefined reference to `second'

为什么？它应该在test.c 中找到定义，因为Section 6.2.2#5 指定：

如果对象的标识符声明具有文件范围并且没有存储类说明符，它的链接是外部的。

【问题讨论】：

您也可以参考带有C11 Standard - Draft n1570的网页，以防止每个人每次都下载整个.pdf（两者都可以，只是一个建议）
你包括test.h，其中包含extern int second; 当你声明一个enum时，标签（枚举成员）也是全局常量——编译器看到两个second 的声明——因此是重新声明。
@DavidC.Rankin 问题是如果我用int 替换枚举常量的声明，它会按预期工作。
要么将 enum 移动到标题并在 main 中包含 test.h，要么将变量 second 重命名为 test.h 中的其他名称并在 test.c 中定义它。
第一个 sn-p 需要不同类型的不同名称空间的概念，因此标识符不会有歧义。 C 仅适用于结构成员。早期的 K&R 没有，非常痛苦。值得注意的是，C++ 最近用枚举类修复了这个问题。第二个 sn-p 在所有代码中都有 extern （“它存在于其他地方”），链接器正确地抱怨“在哪里？”删除 main.c 文件中的 extern 说“这里”。

标签： c enums linkage

【解决方案1】：

对象和常量是不同的东西

您对 6.4.4.3 2 的引用，即枚举常量的类型为 int，建议您认为因为 extern int second 和 enum { second } 将 second 声明为 int，这两个 @ 声明987654326@ 可能指的是同一件事。这是不正确的。

extern int second 将second 声明为将保存int 的对象（内存区域）的名称。 enum { second } 将 second 声明为具有特定值的枚举常量。枚举常量没有与之关联的对象（没有内存）。一个int 对象和一个int 常量是不同的东西，你不能在相同的范围内为它们使用相同的标识符。

并非所有声明都是定义

关于您关于链接错误的问题，“未定义对'第二'的引用”，尽管test.c 可能包含external int second（因为它是由包含的test.h 提供的，所以这不是second 的定义. 它只是一个声明，它告诉编译器该名称指的是一个对象。它没有定义该对象。或者，如果test.c 包含enum { second }，这只会将second 声明为一个常量。它确实不定义对象。

由于编程语言发展的历史，定义的规则有点复杂。对于在文件范围内声明的对象的标识符，基本上有四种情况：

带有extern 的声明只是一个声明，而不是一个定义。示例：extern int second;。
带有初始化器的声明是一个定义。示例：int second = 2;。
不带extern 且不带初始化器的声明是暂定定义。如果翻译单元中没有定义（正在编译的源文件，包含所有文件），则暂定定义成为定义。示例：int second;。

链接在这里没有帮助。 test.c 中的extern int second 和main.c 中的extern int second 由于链接可能会引用同一个对象，但没有定义它们可以引用的对象。或者，如果test.c包含enum { second }，那么它没有定义一个名为second的对象，所以main.c中的extern int second没有可以引用的对象。

【讨论】：

为什么枚举常量不是对象？第 3.15 节指定 object 是 region of data storage in the execution environment, the contents of which can represent values 这里没有关于 enum 的内容...或者它指定 enumeration constant/constant 不是 object？
@St.Antario：根据 C 2018 6.2.5 16，枚举是一组命名整数值。所以枚举常量只是一个值的名称。它不是内存区域的名称。当你在源代码中使用它时，编译器的唯一义务就是把它当作那个值——它没有义务为它保留内存。此外，它没有地址。您可以获取对象的地址，但不能获取枚举常量的地址。

【解决方案2】：

要执行您正在尝试的操作，您只需稍微重构您的代码，以便test.[ch] 不会看到second 的重新声明。问题是符号second 曾经定义为extern int second;，然后又定义为enum 中的符号。您不能在同一个文件中同时显示两者。

为此，您可以使用类似于以下条件的第二个预处理器编写test1.h：

#ifndef TEST_H
#define TEST_H

#ifdef USE_ENUM
    enum test_enum{
        first,
        second
    };
#else
    extern int second;
#endif

#endif

根据是否定义USE_ENUM，代码将使用enum提供的符号，如果没有，则需要定义 second in test1.c

#include "test1.h"

#ifdef USE_ENUM
    char stub (void)    /* stub to prevent empty compilation unit */
    { return 0; }
#else
    int second = 2;
#endif

（注意如果定义了USE_ENUM，则使用stub 函数来防止空编译单元——否则test1.c 中将没有代码）

现在所需要做的就是在包含main() 的文件中包含test1.h 并将编译器定义为-DUSE_ENUM 作为编译器选项，具体取决于您要使用的代码，例如

#include <stdio.h>
#include "test1.h"

int main (void) {

    printf ("second: %d\n", second);

}

使用test.c中定义的int second编译

例子：

$ gcc -Wall -Wextra -pedantic -std=c11 -o bin/main1 main1.c test1.c

使用/输出示例

如果未定义USE_ENUM，则在test1.c 中定义并通过extern 访问的second 的定义将导致second 具有值2，例如

$ ./bin/main1
second: 2

使用test.h中定义的enum编译

例子：

$ gcc -Wall -Wextra -pedantic -std=c11 -o bin/main1 main1.c test1.c -DUSE_ENUM

使用/输出示例

当定义USE_ENUM 时，符号second 的值由enum 中的test1.h 提供，例如

$ ./bin/main1
second: 1

虽然这是对您尝试的内容的轻微重构，但我看不到不使用预处理器条件的另一种方法。

【讨论】：