extern 在C语言中的应用

C语言中extern关键字详解
作者：华清远见武汉华嵌 技术支持 曹伟东
内容清单：
1. 用extern声明外部变量
(1)在一个文件内声明的外部变量
(2)在多个文件中声明外部变量
(3)在多个文件中声明外部结构体变量
2. 用extern声明外部函数
3. 总结

1． 用extern声明外部变量
定义：外部变量是指在函数或者文件外部定义的全局变量。外部变量定义必须在所有的函数之外，且只能定义一次。
（1） 在一个文件内声明的外部变量
作用域：如果在变量定义之前要使用该变量，则在用之前加extern声明变量，作用域扩展到从声明开始，到本文件结束。
例子：
#include <stdio.h>
int max(int x,int y); //函数提前声明
int main(int argc,char *argv[ ] )
{
int result;
extern int X; //外部变量声明
extern int Y;
result = max(X,Y);
printf("the max value is %d\n",result);
return 0;
}
int X = 10; //定义外部变量
int Y = 20;
int max(int x, int y)
{
return (x>y ? x : y);
}
其中，用extern声明外部变量时，类型名可以省略。例如，“extern int X;”，可以改写成“extern X；”。
小结：这种用方法简单，实用性不大。

（2） 在多个文件中声明外部变量
作用域：如果整个工程由多个文件组成，在一个文件中想引用另外一个文件中已经定义的外部变量时，则只需在引用变量的文件中用extern关键字加以声明即可。可见，其作用域从一个文件扩展到多个文件了。
例子：
文件a.c的内容：
#include <stdio.h>
int BASE=2; //变量定义
int exe(int x); //外部函数提前声明
int main(int argc, char *agrv[])
{
int a=10;
printf("%d^%d = %d\n",BASE,a,exe(a));
return 0;
}
文件b.c的内容：
#include <stdio.h>
extern BASE; //外部变量声明
int exe(int x)
{
int i;
int ret=1;
for(i=0;i<x;i++)
{
ret*=BASE;
}
return ret;
}
利用gcc工具编译gcc a.c b.c –o demo，再运行./demo，结果为2^10 = 1024。其中，在a.c文件中定义BASE=2，在b.c中引用BASE时，需要用extern关键字声明其为外部变量，否则编译会找不到该变量。
小结：对于多个文件的工程，可以采用这种方法来操作。实际工程中，对于模块化的程序文件，在其文件中可以预先留好外部变量的接口，也就是只采用extern声明变量，不定义变量，也通常在模块程序的头文件中声明，在使用该模块时，只需要在使用时定义一下即可，如上述b.c文件，做好相应的函数接口，留好需要改变BASE值的声明，在需要使用该模块时，只需要在调用的文件中定义具体的值即可。
引用外部变量和通过函数形参值传递变量的区别：用extern引用外部变量，可以在引用的模块内修改其值，而形参值传递的变量则不能修改其值，除非是地址传递。
因此，如果多个文件同时对需要应用的的变量进行同时操作，可能会修改该变量，类似于形参的地址传递，从而影响其他模块的使用，因此，要慎重使用。

（3） 在多个文件中声明外部结构体变量
前面一节中，只是适合一般变量的外部声明，但是对于声明外部结构体变量时，则有些不同，需要加以注意。
例子：
文件a.c的内容：
#include <stdio.h>
#include "b.h"
#include "c.h"
A_class local_post={1,2,3}; //全局变量
A_class next_post={10,9,8}; //全局变量
int main(int argc,char *argv[])
{
A_class ret;
print("first point",local_post);
print("second point",next_post);
ret=fun(local_post,next_post);
printf("the vector is (%d,%d,%d)\n",ret.x,ret.y,ret.z);
return 0;
}
文件b.h的内容：
#ifndef __B_H
#define __B_H
#if 1
typedef struct{
int x;
int y;
int z;
}A_class;
#endif
extern A_class local_post; //外部结构体变量声明
extern A_class fun(int x,int y,int z); //接口函数声明
#endif
文件b.c的内容：
#include <stdio.h>
#include "b.h"
A_class fun(A_class first,A_class next)
{
A_class ret;
ret.x=next.x-first.x;
ret.y=next.y-first.x;
ret.z=next.z-first.z;
return (ret);
}
文件c.h的内容：
#ifndef __C_H
#define __C_H
extern int print(char *,A_class post);
#endif
文件c.c的内容：
#include <stdio.h>
#include "b.h"
int print(char *str,A_class post)
{
printf("%s : (%d,%d,%d)\n",str,post.x,post.y,post.z);
return 0;
}
利用gcc工具编译gcc a.c b.c c.c–o demo，再运行./demo，结果为
first point : (1,2,3)
second point : (10,9,8)
the vector is (9,8,5)
小结：在a.c文件中定义全局变量A_class local_post结构体，并且调用b.c中的接口函数A_class fun(int x,int y,int z)和c.c中int print(char *str,A_class post)，在b.h中声明外部结构体变量local_post，同时，需要对其类型A_class进行实现，在b.h文件中，如果屏蔽掉A_class的实现，而在b.h以外的文件中实现，此时编译时就会出错，由于c.c文件中用到A_class定义的类型，所以需要在该文件中包含b.h。
这里需要说明的是，如果调用外部结构体等多层结构体变量时，需要对这种变量进行实现，使用时，加上模块的头文件即可，否则会报错。
实际工程中，模块化程序文件，一般提供一个.c和一个.h文件，其中.h文件被.c文件调用，.h文件中实现。
2． 用extern声明外部函数
a． 定义函数时，在函数返回值类型前面加上extern关键字，表示此函数时外部函数，可供其他文件调用，如extern int func (int x,int y)，C语言规定，此时extern可以省略，隐形为外部函数。
b． 调用此函数时，需要用extern对函数作出声明。
作用域：使用extern声明能够在一个文件中调用其他文件的函数，即把被调用函数的作用域扩展到本文件。C语言中规定，声明时可以省略extern。
例子：
文件a.c的内容：
#include <stdio.h>
#include "b.h"
int main()
{
int x=10,y=5;
printf("x = 10,y = 5\n");
printf("x + y = %d\n",add(x,y));
printf("x - y = %d\n",sub(x,y));
printf("x * y = %d\n",mult(x,y));
printf("x / y = %d\n",div(x,y));
return 0;
}
文件b.h的内容：
#ifndef __F_H
#define __F_H
extern int add(int x,int y);
extern int sub(int x,int y);
extern int mult(int x,int y);
extern int div(int x,int y);
#endif
文件b.c的内容：
#include <stdio.h>
int add(int x,int y)
{
return(x+y);
}
int sub(int x,int y)
{
return(x-y);
}
int mult(int x,int y)
{
return(x*y);
}
int div(int x,int y)
{
if(y!=0)
{
return(x/y);
}
printf("mult() fail!the second para can not be zero!\n ");
return(-1);
}
利用gcc工具编译gcc a.c b.c –o demo，再运行./demo，结果为
x = 10,y = 5
x + y = 15
x - y = 5
x * y = 50
x / y = 2。
小结：由上面简单的例子可以看出，在b.h文件中声明好b.c的函数，使用时，只需要在a.c中包含#include “b.h”头文件即可，这样就可以使用b.c的接口函数了，在实际工程中，通常也是采用这种方式，.c文件中实现函数，.h文件中声明函数借口，需要调用.c文件的函数接口时，只需包含.h头文件即可。

3. 总结
在实际工程中，有两种情况比较多。一是利用extern只声明外部函数，不需要传递需要外部声明的变量，一个模块化接口文件对应一个声明接口的头文件，需要调用接口函数时，只需要包含其头文件。二是利用用extern声明外部函数，同时声明需要传递的外部变量，做法和第一种情况一样，声明都放在头文件中，但是，模块文件也需要包含该头文件。另外，如果结构体等比较复杂的变量，则需要包含其定义的头文件。另外，定义的外部变量属于全局变量，其存储方式为静态存储，生存周期为整个程序的生存周期。