Question

因此，据我所知，这在C中是合法的：

foo.c的

struct foo {
   int a;
};

bar.c

struct foo {
    char a;
};

但功能相同的是非法的：

foo.c的

int foo() {
    return 1;
}

bar.c

int foo() {
    return 0;
}

并将导致链接错误（函数foo的多重定义）。

为什么？结构名称和函数名称之间的区别是什么使C无法处理一个而不能处理另一个？此行为是否也扩展到C ++？

Answer 1

为什么？

struct foo {
   int a;
};

定义用于创建对象的模板。它不会创建任何对象或功能。除非在代码中的某处使用struct foo，否则就编译器/链接器而言，这些代码行也可能不存在。

请注意，C和C ++处理不兼容的struct定义的方式不同。

您发布的代码中struct foo的不同定义在C程序中是可以的，只要您不混用它们。

但是，它在C ++中是不合法的。在C ++中，它们具有外部链接，必须以相同的方式定义。有关详细信息，请参阅3.2 One definition rule/5。

Answer 2

本案例中的区别概念称为链接。

在C struct中，union或enum标记具有无链接。它们的范围实际上是本地的。

6.2.2标识符的链接
6 以下标识符没有链接：声明为除。之外的任何标识符对象或功能;声明为函数参数的标识符;块范围没有存储类说明符extern声明的对象的标识符。

它们不能在同一范围内重新声明（除了所谓的前向声明）。但是它们可以在不同的范围内自由重新声明，包括不同的翻译单元。在不同的范围内，他们可以声明完全独立的类型。这就是您的示例中所示的内容：在两个不同的翻译单元中（即在两个不同的文件范围中），您声明了两种不同且不相关的struct foo类型。这是完全合法的。

同时，函数在C中具有链接。在您的示例中，这两个定义使用外部链接定义相同的函数foo。并且不允许在整个程序中提供任何外部链接函数的多个定义

6.9外部定义
5 [...]如果使用外部声明的标识符链接用在表达式中（除了作为sizeof或_Alignof运算符的操作数的一部分，其结果是整数常量），在整个表达式中程序应该只有一个标识符的外部定义;否则，那里不得超过一个。

在C ++中，扩展了 linkage 的概念：它为更广泛的实体（包括类型）分配特定的链接。在C ++类类中有链接。在命名空间范围内声明的类具有外部链接。 C ++的一个定义规则明确指出，如果具有外部链接的类具有多个定义（跨越不同的翻译单元），则应在所有这些翻译单元（http://eel.is/c++draft/basic.def.odr#12）中等效地定义。因此，在C ++中，您的struct定义将是非法的。

由于C ++ ODR规则，您的函数定义在C ++中仍然是非法的（但基本上与C中的原因相同）。

Answer 3

您的函数定义都声明了一个名为foo的实体与外部链接，而C标准表示不得有多个具有外部链接的实体定义。您定义的结构类型不是具有外部链接的实体，因此您可以拥有多个struct foo的定义。

如果使用相同的名称声明具有外部链接的对象，那么这将是一个错误：

foo.c的

struct foo {
   int a;
};
struct foo obj;

bar.c

struct foo {
    char a;
};
struct foo obj;

现在你有两个名为obj的对象，它们都有外部链接，这是不允许的。

即使其中一个对象仅被声明而未定义，它仍然是错误的：

foo.c的

struct foo {
   int a;
};
struct foo obj;

bar.c

struct foo {
    char a;
};
extern struct foo obj;

这是未定义的，因为obj的两个声明引用了同一个对象，但它们没有兼容的类型（因为struct foo在每个文件中的定义不同。）

C ++具有类似但更复杂的规则，可以考虑inline函数和inline变量，模板和其他C ++特性。在C ++中，相关要求称为单一定义规则（或ODR）。一个值得注意的区别是，C ++甚至不允许两个不同的struct定义，即使它们从未用于通过外部链接声明对象或以其他方式共享＆＃34;翻译单位之间。

Answer 4

struct foo的两个声明彼此不兼容，因为成员的类型不同。只要你不做任何事情来混淆两者，就可以在每个翻译单元中使用它们。

例如，如果您这样做：

foo.c的：

struct foo {
   char a;
};

void bar_func(struct foo *f);

void foo_func()
{
    struct foo f;
    bar_func(&f);
}

bar.c：

struct foo {
   int a;
};

void bar_func(struct foo *f)
{
    f.a = 1000;
}

您将调用undefined behavior，因为struct foo期望的bar_func与struct foo提供的foo_func不兼容。

结构的兼容性详见C standard：

的第6.2.7节

1 如果类型相同，则两种类型具有兼容类型。确定两种类型是否兼容的附加规则是   在6.7.2中描述了类型说明符，在6.7.3中描述了类型限定符，   在6.7.6中为声明者。而且，两个结构，联合，或   在单独的翻译单元中声明的枚举类型是兼容的   如果他们的标签和成员满足以下要求：如果一个   使用标记声明，另一个声明使用相同的标记。   如果两者都在各自的翻译中完成   单位，则适用以下附加要求：应有   是他们的成员之间的一对一的对应，每个   一对相应的成员用兼容的类型声明;如果   该对的一个成员用对齐说明符声明   另一个用等效的对齐说明符声明;如果一个   该对的成员用名称声明，另一个用声明   同名。对于两个结构，相应的成员应为   以相同的顺序声明。对于两个结构或工会，   相应的位域应具有相同的宽度。两个   枚举，相应的成员应具有相同的值。

2 引用同一对象或函数的所有声明都应具有兼容类型;否则，行为未定义。

总而言之，struct foo的两个实例必须具有相同名称和类型且成员顺序相同的成员。

需要这样的规则，以便可以在头文件中定义struct一次，并且该头随后包含在多个源文件中。这导致在多个源文件中定义struct，但每个实例都是兼容的。

Answer 5

与现有名称的区别并不大;结构定义不存储在任何地方，其名称仅在编译期间存在（程序员有责任确保在使用同名结构时不会发生冲突。否则，我们亲爱的老朋友Undefined Behavior会来电。）

另一方面，函数需要存储在某处，如果它具有外部链接，则链接器需要其名称。

如果你使你的函数static，所以它们在各自的编译单元之外“不可见”，链接错误就会消失。

Answer 6

要隐藏链接器中的函数定义，请使用关键字static。

foo.c的

    static int foo() {
        return 1;
    }

bar.c

    static int foo() {
        return 0;
    }

范围中的结构与函数定义

6 个答案: