面试题：C++中全局变量作用域与链接属性的关系

Question

阐述C++ 全局变量的作用域和链接属性（外部链接、内部链接、无链接）之间的联系。当你希望一个全局变量在多个源文件中可见，但作用域限制在特定模块时，应该如何设置链接属性？同时说明在不同编译单元中使用该全局变量时的注意事项，并提供示例代码。

Answer 1

全局变量的作用域和链接属性的联系

1. 作用域：全局变量的作用域从声明处开始，到文件结束。如果使用extern关键字提前声明，作用域可以扩展到整个文件。
2. 链接属性：
   • 外部链接：默认情况下，全局变量具有外部链接。这意味着在一个源文件中定义的全局变量可以在其他源文件中通过extern关键字引用。例如，在文件a.cpp中定义int globalVar;，在b.cpp中可以通过extern int globalVar;来使用它。
   • 内部链接：如果在全局变量定义前加上static关键字，该变量就具有内部链接。此时，变量只能在定义它的源文件内可见，其他源文件无法访问。例如，static int localVar;，这个变量只能在当前源文件中使用。
   • 无链接：对于局部变量，它们具有无链接属性，只在定义它们的代码块内可见。

使全局变量在多个源文件可见且作用域限制在特定模块

要使全局变量在多个源文件中可见，但作用域限制在特定模块，可以使用extern关键字来声明变量，并在一个源文件中定义它。例如：

• 在module1.h中：

// module1.h
extern int moduleGlobal;

• 在module1.cpp中：

// module1.cpp
int moduleGlobal = 0;

• 在main.cpp中：

// main.cpp
#include "module1.h"
#include <iostream>

int main() {
    std::cout << "moduleGlobal: " << moduleGlobal << std::endl;
    return 0;
}

不同编译单元中使用该全局变量的注意事项

1. 定义只能有一次：在整个项目中，全局变量的定义只能有一次。如果在多个源文件中都定义了同名的全局变量，链接时会出现重复定义错误。
2. 声明与定义的区分：使用extern关键字进行声明时，只是告诉编译器该变量在其他地方定义，不会分配内存。而定义会分配内存。
3. 初始化：尽量在定义全局变量时进行初始化，避免在不同编译单元中初始化顺序的问题。例如，在module1.cpp中定义int moduleGlobal = 0; 而不是先声明extern int moduleGlobal; 然后在其他地方初始化。

以上代码示例展示了如何在多个源文件中共享全局变量，同时将其作用域限制在特定模块。