Skip to content
English

6.6 - 内部链接

Key Takeaway
  • 全局变量和函数的表示符，链接属性为 内部链接(internal linkage) 或 内部链接(external linkage)
  • 具有内部链接属性的标识符，在一个文件内可见可用，但是在其他文件中不可访问
  • static 可以将全局变量声明为内部变量，Const 和 constexpr 的全局变量则默认具有内部链接属性
  • 存储类型说明符可以同时设置变量的链接属性和存储持续时间（但不是其作用域），最常用的有static, extern, and mutable。
  • 定义在不同文件中的内部变量是独立的实体，因此不违反单一定义规则
  • 链接是标识符的属性（而不是变量的属性）
  • 函数标识符默认是外部链接，可以通过static关键字修改为内部链接，此时函数只能在文件内部使用

在6.3 - 局部变量中我们讲过，标识符的链接属性决定了变量的多个声明是否指的是同一个对象。同时我们也介绍了局部变量的链接属性为无链接。

全局变量和函数的标识符的链接属性可以是 内部链接(internal linkage) 或 外部链接(external linkage) 。本节课会针对内部链接进行详细介绍，而外部链接会放到下一节课——6.7 - 外部链接和变量前向声明。

具有内部链接属性的标识符，在一个文件内可见可用，但是在其他文件中不可访问（即不会暴露给链接器）。这意味着，如果两个文件中具有同名的标识符，且它们具有内部链接，这些标识符会被看做是互相独立的。

全局变量和内部链接

具有内部链接的全局变量，有时候也称为内部变量。

通过static 关键字，我们可以将一个非常的全局变量声明为内部变量。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
static int g_x; // non-constant globals have external linkage by default, but can be given internal linkage via the static keyword

const int g_y { 1 }; // const globals have internal linkage by default
constexpr int g_z { 2 }; // constexpr globals have internal linkage by default

int main()
{
    return 0;
}

Const 和 constexpr 类型的全局变量默认具有内部链接属性（因此不需要关键字 static，即使用了也会被忽略）。

下面的例子展示了多个文件中具有内部变量的情况：

a.cpp
1
constexpr int g_x { 2 }; // 这个内部变量 g_x 只在 a.cpp 中可以访问
main.cpp
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
#include <iostream>

static int g_x { 3 }; // 该内部变量 g_x 只在 main.cpp 中可以访问

int main()
{
    std::cout << g_x << '\n'; // uses main.cpp's g_x, prints 3

    return 0;
}

打印结果：

1
3

因为 g_x is internal to each file, main.cpp has no idea that a.cpp also has a variable named g_x (and vice versa).

扩展阅读

static 变量是一个存储类型说明符，它可以同时设置变量的链接属性和存储持续时间（但不是其作用域）。最常用的[[storage-class-specifier|存储类型说明符]]有static, extern, and mutable。存储类型说明符这个词常被用在技术文档中。

单一定义规则和内部链接

在 2.7 - 前向声明和定义 中我们介绍了 单一定义规则(one-definition-rule) ，即一个对象或者函数在一个函数或程序中不能被定义一次以上。

但是，需要注意的是，定义在不同文件中的内部对象（和函数）被看做是独立的实体（即使它们的名字和类型是相同的），因此这并不会违反单一定义规则。每个内部对象仍然只被定义了一次。

具有内部链接的函数

因为链接是标识符的属性（而不是变量的属性），所以函数的表示符同样具有链接属性。函数默认是外部链接的，但是也可以用static修改为内部链接：

add.cpp
1
2
3
4
5
6
// 函数被声明为 static，先在它只能在这个文件中使用
// 尝试在其他文件中通过前向声明来访问该函数会导致报错
static int add(int x, int y)
{
    return x + y;
}
main.cpp
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
#include <iostream>

int add(int x, int y); // 前向声明 add

int main()
{
    std::cout << add(3, 4) << '\n';

    return 0;
}

程序无法链接，add在add.cpp以外的地方不能被访问。

小结

1
2
3
4
5
6
7
8
9
// 内部全局变量定义
static int g_x;          // 定义未初始化的内部全局变量（默认初始化为0）
static int g_x{ 1 };     // 定义初始化的内部全局变量

const int g_y { 2 };     // 定义初始化的内部全局 const 变量
constexpr int g_y { 3 }; // 定义初始化的内部全局 constexpr 变量

// 内部函数定义
static int foo() {};     // 定义内部函数

我们会在 6.11 - 作用域和链接小结中对相关内容进行更详细的总结。