函數或全局變量重復定義時會怎樣？
本文轉載自微信公眾號「編程珠璣」，作者守望先生。轉載本文請聯系編程珠璣(ID：shouwangxiansheng)公眾號。
可能有些朋友第一反應是，那肯定是編譯不過嘍：
- // 來源：公眾號【編程珠璣】
- // 作者：守望先生
- // fun.c
- #include<stdio.h>
- void fun()
- {
- printf("編程珠璣\n");
- }
- // main.c
- #include<stdio.h>
- void func()
- {
- printf("公眾號\n");
- }
- int main(void)
- {
- func();
- return 0;
- }
編譯：
- $ gcc -o main main.c fun.c
- /tmp/ccKeACRk.o: In function `fun':
- fun.c:(.text+0x0): multiple definition of `fun'
- /tmp/cc4ezgqh.o:main.c:(.text+0x0): first defined here
- collect2: error: ld returned 1 exit status
可以看到這里報錯了，因為fun重復定義了。
但是重復定義就會報錯，會編譯不過嗎?不全是!
再看下面的代碼：
- // 來源：公眾號【編程珠璣】
- // 作者：守望先生
- //var.c
- int num;
- void change()
- {
- num = 1023;
- }
- //main.c
- #include<stdio.h>
- void change();
- int num = 1024;
- int main(void)
- {
- printf("before:num is %d\n", num);
- change();
- printf("after:num is %d\n", num);
- return 0;
- }
輸出結果：
- before:num is 1024
- after:num is 1023
從結果中可以看到，雖然num被定義了兩次，但是仍然可以編譯通過，并且正常運行。這又是為什么呢?
符號
在說明今天重點分享的內容之前，先簡單了解一下什么是符號。在《hello程序是如何變成可執行文件的》中講到過，ELF文件生成的最后階段會經歷鏈接，而鏈接階段正是基于符號才能完成。每個目標文件都會有一個符號表。而鏈接過程正是通過符號表中的符號，將不同的目標文件“粘”在一起，形成最后的庫或者可執行文件。要查看一個目標文件的符號信息也很容易：
- // symbol.c
- #include<stdio.h>
- int symbol = 1024;
- int func_symbol()
- {
- return 0;
- }
編譯：
- $ gcc smbol.c #編譯
- $ nm symbol.o #查看符號信息
- 0000000000000000 T func_symbol
- 0000000000000000 D symbol
通過nm命令就可以查看符號信息，這里就有我們的func_symbol函數和全局變量symbol的符號。
關于nm的使用，在《幾個命令了解ELF文件的秘密》也有介紹。
除了上面提到的全局符號，目標文件中還有其他符號信息，不過這不是本文關注的重點。
強符號與弱符號
對于C/C++語言來說，編譯器默認函數和初始化了的全局變量為強符號，未初始化的全局變量為弱符號。當然也可以通過
- __attribute__((weak))
來定義一個強符號為弱符號。
通過下面的例子來看看哪些是強符號，哪些是弱符號：
- #include<stdio.h>
- int weak; // 未初始化全局變量，弱符號
- int strong = 1024; // 已初始化全局變量，強符號
- __attribute__((weak)) int weak1 = 2222; // 使用標識修飾的弱符號
- int main(void)
- {
- printf("編程珠璣\n");
- return 0;
- }
注意，這里的強符號與弱符號都是針對定義來說的。
同名時，用哪個?
對于多重定義，即標題提到的變量重名時，鏈接器有它的處理規則：
- 1.強符號不允許重復
- 2.有一個強符號和多個弱符號，使用強符號
- 3.多個弱符號，則隨意選擇一個
關于第一點，在最開始的例子中你已經見到了，最常見的情況就是你重復定義了變量或者函數等等。
而第二點也有示例，示例中，雖然定義了兩個num，但是var.c中未初始化的num是弱符號，main.c中的num是強符號，這種情況下編譯正常。只是最終會使用強符號的num。
再看一個第三點的例子也是類似，當其中main.c的num無初始化時，也是可以編譯過的。這種情況下的誤用也就罷了，如果是重復的符號，但是類型不同，問題就更大了，即var.c的內容如下：
- //var.c
- double num;
- void change()
- {
- num = 1023;
- }
這里的num變成了double，再次編譯運行，你會發現意想不到的結果：
- before:num is 1024
- after:num is 0
為什么修改后是0?原因在于double類型的數據存儲與int類型數據存儲格式不一樣(參考《對浮點數的一些理解》)，且它們占用空間長度都不一樣，在本文例子中，double占用8字節，而int占用4字節。
總之，這不是我們想要的結果，最終的后果可能比我們想象的要嚴重，要更難發現。
總結
如非特殊需求，應該盡量避免出現全局變量同名，以免造成意料不到的結果，例如使用變量時最小范圍定義，即盡可能避免全局變量，或者使用命名空間(如C++中)。
當然了，強弱符號在某些時候是非常有用的，例如制作庫以支持用戶自定義的庫，這又該怎么做呢?敬請期待下一篇。
參考
參考書籍
《深入理解計算機系統》
《程序員的自我修養》
