内部链接和外部链接

内部链接和外部链接

一、程序设计的全过程

程序设计的全过程应该是按照如下步骤进行的。

编辑预处理编译链接运行

图1：程序设计全过程

编辑：就是在编辑软件（例如VS）中使用程序语言（C、C++……）编写源代码；

预处理：就是把头文件中所有的内容copy到头文件所在的位置；

编译：由编译器完成，在编译时，编译器只检测程序语法和函数、变量是否被声明；然后生成目标文件；

链接：包括符号解析和重定位两个步骤。符号解析就是将输入的可重定位目标文件的符号表中的符号与其定义联系起来。

二、一些基本概念

编译单元：当一个c或cpp文件在编译时，预处理器首先递归包含头文件（即将头文件中的所有内容全部拷贝到包含头文件的位置），形成一个含有所有必要信息的单个源文件，这个源文件就是一个编译单元。这个编译单元会被编译成为一个与cpp文件名同名的目标

文件(.o或是.obj)。（之后连接程序把不同编译单元中产生的符号联系起来，构成一个可执行程序。）

自由函数：如果一个函数是自由函数，那么这个函数不是类的成员函数，也不是友元函数。

内部链接：如果一个名称对于它的编译单元来说是局部的，并且在连接时不会与其它编译单元中的同样的名称相冲突，那么这个名称有内部连接。如果一个名称具有内部链接意味着在编译时不会在目标文件中导出这个名称的符号，因而对此符号的访问仅限于当前的编译单元中。

外部链接：在一个多文件程序中，如果一个名称在连接时可以和其它编译单元交互，那么这个名称就有外部连接。如果一个名称具有外部链接意味着在编译时会在目标文件中导出这个名称的符号，因而就可以在其他编译单元中访问该符号。

以下情况有内部连接：a）所有的声明；b）命名空间（包括全局命名空间）中的静态自由函数、静态友元函数、静态变量；c）命名空间中的const常量； d）enum枚举类型； e）自定义类；f）inline内联函数 (包括自由函数和非自由函数)；

以下情况有外部链接：a）命名空间(包括全局命名空间)中非静态自由函数、非静态友元函数及非静态变量；b）类的非inline内联函数。包括类成员函数和类静态成员函数；c）类静态成员变量；

三、举例说明

这是在Triangle.h文件中声明了一个类，这个Triangle.h文件被main.cpp包含，那么在预处理时，Triangle.h文件中的所有内容会被复制到main.cpp中包含Triangle.h文件的位置（当然iostream和ctime也会被复制），这样就组成了一个编译单元。编译时这个编译单元会被编译成main.obj文件，但是在这个目标文件中不会产生Triangle这个类

的符号，因为所有的声明都具有内部链接。

这是在Triangle.cpp中定义了一个Triangle类，这个cpp文件也是一个独立的编译单元，在编译的时候产生一个Triangle.obj文件，但是在这个目标文件中也不会产生Triangle这个类的符号，因为类的定义具有内部链接。

在main函数中调用类的成员函数（Query等）时，就无法解析符号。这就解释了为什么我们一般也程序的时候会把类的定义写在头文件中。因为头文件中的所有内容在预处理时被复制到包含头文件的位置，这样就属于同一个编译单元。