C：外部变量声明和包含守卫

Question

关于在头文件中声明变量，我遇到了与这两篇文章（第一篇和第二篇）中描述的相同的问题。列出的解决方案对我来说效果很好，但我对解决方案有一个基本问题：

为什么包含守卫仍然不能解决这个问题？如果我多次包含相同的头文件，我希望包含守卫会避免多次声明我的变量。

Answer 1

包含保护对于防止单个翻译单元中的多个声明或类型定义非常有用，即一个 .c 文件与它包含的所有头文件一起编译。

假设您有以下不包含保护的标题：

啊：

struct test {
    int i;
};

struct test t1;

哈：

#include "a.h"

struct test *get_struct(void);

以及以下主文件：

主文件：

#include <stdio.h>
#include "a.h"
#include "b.h"

int main()
{
    struct test *t = get_struct();
    printf("t->i=%d\n", t->i);
    return 0;
}

当预处理器在 上运行时，生成的文件将如下所示（忽略 stdio.h 的内容）：

struct test {
    int i;
};

struct test t1;

struct test {
    int i;
};

struct test t1;

struct test *get_struct(void);

int main()
{
    struct test *t = get_struct();
    printf("t->i=%d\n", t->i);
    return 0;
}

因为main.c包含ah和bh，又因为bh也包含ah，所以ah的内容出现了两次。这会导致struct test被定义两次，这是一个错误。但是变量没有问题，t1因为每个都构成了一个暂定定义，并且一个翻译单元中的多个暂定定义被组合以引用在结果 main.o 中定义的单个对象。

通过向 ah 添加包含守卫：

#ifndef A_H
#define A_H

struct test {
    int i;
};

struct test t1;

#endif

结果预处理器输出将是：

struct test {
    int i;
};

struct test *get_struct(void);

int main()
{
    struct test *t = get_struct();
    printf("t->i=%d\n", t->i);
    return 0;
}

防止重复的结构定义。

但是现在让我们看看 bc 构成一个单独的翻译单元：

公元前：

#include "b.h"

struct test *get_struct(void)
{
    return &t1;
}

预处理器运行后，我们有：

struct test {
    int i;
};

struct test t1;

struct test *get_struct(void);

struct test *get_struct(void)
{
    return &t1;
}

这个文件可以很好地编译，因为有一个定义，struct test并且一个暂定定义t1给了我们一个在 bo 中定义的对象

现在我们链接 ao 和 bo 链接器看到 ao 和 bo 都包含一个名为 的对象t1，因此链接失败，因为它被定义了多次。

请注意，虽然包含守卫防止定义在单个翻译单元中出现多次，但并不能防止它在多个翻译单元中发生。

这就是为什么t1应该在 ah 中有一个外部声明：

extern struct test t1;

以及一个.c 文件中的非外部声明。