Связывание
Если явно не определено иначе, то имя, не являющееся локальным для некоторой функции или класса, должно обозначать один и тот же тип, значение, функцию или объект во всех единицах трансляции данной программы. Иными словами, в программе может быть только один нелокальный тип, значение, функция или объект с данным именем. Рассмотрим для примера два файла:
// file1.c int a = 1; int f() { /* какие-то операторы */ }
// file2.c extern int a; int f(); void g() { a = f(); }
В функции g() используются те самые a и f(), которые определены в файле file1.c. Служебное слово extern показывает, что описание a в файле file2.c является только описанием, но не определением. Если бы присутствовала инициализация a, то extern просто проигнорировалось бы, поскольку описание с инициализацией всегда считается определением. Любой объект в программе может определяться только один раз. Описываться же он может неоднократно, но все описания должны быть согласованы по типу. Например:
// file1.c: int a = 1; int b = 1; extern int c;
// file2.c: int a; extern double b; extern int c;
Здесь содержится три ошибки: переменная a определена дважды ("int a;" - это определение, означающее "int a=0;"); b описано дважды, причем с разными типами; c описано дважды, но неопределено. Такие ошибки (ошибки связывания) транслятор, который обрабатывает файлы по отдельности, обнаружить не может, но большая их часть обнаруживается редактором связей.
Следующая программа допустима в С, но не в С++:
// file1.c: int a; int f() { return a; }
// file2.c: int a; int g() { return f(); }
Во-первых, ошибкой является вызов f() в file2.c, поскольку в этом файле f() не описана. Во-вторых, файлы программы не могут быть правильно связаны, поскольку a определено дважды.
Если имя описано как static, оно становится локальном в этом файле. Например:
// file1.c: static int a = 6; static int f() { /* ... */ }
// file2.c: static int a = 7; static int f() { /* ... */ }
Приведенная программа правильна, поскольку a и f определены как статические. В каждом файле своя переменная a и функция f().
Если переменные и функции в данной части программы описаны как static, то в этой части программы проще разобраться, поскольку не нужно заглядывать в другие части. Описывать функции как статические полезно еще и по той причине, что транслятору предоставляется возможность создать более простой вариант операции вызова функции. Если имя объекта или функции локально в данном файле, то говорят, что объект подлежит внутреннему связыванию. Обратно, если имя объекта или функции нелокально в данном файле, то он подлежит внешнему связыванию.
Обычно говорят, что имена типов, т.е. классов и перечислений, не подлежат связыванию. Имена глобальных классов и перечислений должны быть уникальными во всей программе и иметь единственное определение. Поэтому, если есть два даже идентичных определения одного класса, это - все равно ошибка:
// file1.c: struct S { int a; char b; }; extern void f(S*);
// file2.c: struct S { int a; char b; }; void f(S* p) { /* ... */ }
Но будьте осторожны: опознать идентичность двух описаний класса не в состоянии большинство систем программирования С++. Такое дублирование может вызвать довольно тонкие ошибки (ведь классы в разных файлах будут считаться различными).
Глобальные функции-подстановки подлежат внутреннему связыванию, и то же по умолчанию справедливо для констант. Синонимы типов, т.е. имена typedef, локальны в своем файле, поэтому описания в двух данных ниже файлах не противоречат друг другу:
// file1.c: typedef int T; const int a = 7; inline T f(int i) { return i+a; }
// file2.c: typedef void T; const int a = 8; inline T f(double d) { cout<<d; }
Константа может получить внешнее связывание только с помощью явного описания:
// file3.c: extern const int a; const int a = 77;
// file4.c: extern const int a; void g() { cout<<a; }
В этом примере g() напечатает 77.
