为什么我可以在 C 中定义一个变量两次？

Question

我一直在测试全局变量，定义和声明，我在这种情况下停了下来：

主文件：

#include "stdio.h"

void func(void);
int a;

int main(void) {
    a = 20;
    printf("in main: %d\n", a);
    func();
    
    return 0;
}

添加.c：

#include <stdio.h>

void func(void);
int a;

void func() {
    printf("in add: %d\n", a);
}

所以在 C 中

int a;

既表示声明又表示定义，但我们知道不允许多次定义变量。那么，如果我们有两个定义和两个声明，为什么这段代码会编译a呢？我在 CLion 中工作，当我在 main 中按“转到定义/声明”时a，它会将指针移至aadd.c，当我在 add.c 中执行相同操作时，它会移回 main.c，因此我无法理解这里发生了什么。

Answer 1

在任何函数之外，int x;是一个临时定义，一些编译器和链接器将它们视为一种“合作定义”，其中一个标识符可以在多个文件中以这种方式声明，并且将导致只定义一个对象。

由于历史原因，C 的外部声明规则（函数外的声明）有点复杂——C 是随着不同人的开发和试验而发展起来的，而不是根据我们今天拥有的知识设计的。

定义：在函数之外int x = 3;是定义。它声明标识符x并为 保留内存int，并将 初始化int为 3。

声明： extern int x;是声明但不是定义。它声明标识符x但不为其保留内存。

这两个声明都提供了x外部链接。这意味着，当它们出现在不同的源文件中时，标识符的两个实例将被链接以引用内存中的同一事物。

C 标准说，对于具有外部链接的标识符，“应该有”至多一个定义（C 2018 6.9 5）。（如果标识符在程序中使用，则必须有定义。如果没有在表达式中使用，则不需要定义。）

暂定定义： int x;是一种混合体。这是一种特殊的可能定义，称为暂定定义。C 标准说，如果在翻译单元（正在编译的源文件及其包含的所有文件）中有暂定定义并且没有常规定义，则暂定定义将成为常规定义。

现在，如果你违反了“应该有”最多一个定义的规则，会发生什么？事情是这样的：这不是程序必须遵守的规则。当 C 标准说“应该”时，它的意思是，如果程序遵守此规则，则行为将如 C 标准所说。如果程序不遵守此规则，则 C 标准不会定义行为 (C 2018 4 2)。相反，我们让编译器和链接器定义行为。

当程序违反最多一个定义的规则时，编译器和链接器中的常见行为是：

• 如果链接时有多个正则定义，报错。
• 如果有多个暂定定义但只有零个或一个常规定义，请将它们合并为一个定义。

这是 GCC 版本 10 之前的 GCC 和相关工具中定义的默认行为，并在 J.5.11 中 C 2018 标准关于常见扩展的信息部分中明确提到。在当前版本的 GCC 中，默认情况下，任何类型的多个定义都被视为错误。您可以使用命令行开关请求旧行为-fcommon。