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内部链接

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在局部变量一节中，我们说过，“标识符的链接属性决定了该名称的其他声明是否引用同一对象”，同时也得知–局部变量没有链接属性。

全局变量和函数标识符可以具有内部链接或外部链接属性。我们将在本课中介绍内部链接的情况，在下一节中介绍外部链接。

具有内部链接的标识符可以在单个翻译单元内看到并使用，但它不能从其他翻译单元访问（即，它不向链接器公开）。这意味着，如果两个源文件具有具有内部链接的同名标识符，则这些标识符将被视为独立的（并且不会因具有重复定义而导致ODR冲突）。

具有内部链接的全局变量

具有内部链接的全局变量有时称为内部变量。

为了使非常量的全局变量成为内部变量，使用static关键字。

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#include <iostream>

static int g_x{}; // 非常量的全局变量默认是外部链接, 但可以通过 static 关键字使它成为内部链接

const int g_y{ 1 }; // const 全局变量默认是内部链接
constexpr int g_z{ 2 }; // constexpr 全局变量默认是内部链接

int main()
{
    std::cout << g_x << ' ' << g_y << ' ' << g_z << '\n';
    return 0;
}

默认情况下，Const和constexpr全局变量具有内部链接属性（因此不需要static关键字——如果使用static关键字也无额外作用）。

下面是使用内部变量的多个文件的示例：

a.cpp：

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constexpr int g_x { 2 }; // 这里的内部链接 g_x 只在 a.cpp 中能被访问

main.cpp：

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#include <iostream>

static int g_x { 3 }; // 这里的内部链接 g_x is 只在main.cpp 中能被访问

int main()
{
    std::cout << g_x << '\n'; // 使用 main.cpp 中的 g_x, 打印 3

    return 0;
}

该程序打印：

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因为g_x是每个文件的内部变量，所以main.cpp不知道a.cpp也有一个名为g_x的变量（反之亦然）。

具有内部链接的函数

由于链接是标识符的属性（不是变量的属性），函数标识符也具有链接属性。函数默认为外部链接（我们将在下一课中介绍），但可以通过static关键字设置为内部链接：

add.cpp：

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// 这个函数被声明为 static, 因此只能在本文件中被使用
// 即是其它文件中有add函数的前向声明，但也仍然不能访问到add函数
static int add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

main.cpp：

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#include <iostream>

static int add(int x, int y); // 前向声明 add

int main()
{
    std::cout << add(3, 4) << '\n';

    return 0;
}

此程序无法链接成功，因为在add.cpp之外无法访问函数add。

单定义规则和内部链接

根据单定义规则，我们注意到，对象或函数不能在文件或程序中具有多个定义。

然而，值得注意的是，在不同文件中定义的内部对象（和函数）被认为是独立的实体（即使它们的名称和类型相同），因此不会违反单定义规则。每个文件内部对象只有一个定义。

static 对比 未命名的命名空间

在现代C++中，使用static关键字为标识符提供内部链接越来越不受欢迎。未命名的名称空间可以为更广泛的标识符（例如，类型标识符）提供内部链接，并且它们更适合为多个标识符提供内部链接。

在后续，会讨论未命名的名称空间。

为什么要费心为标识符提供内部链接？

让标识符具有内部链接通常有两个原因：

  1. 有一个标识符，我们要确保其他文件无法访问。这可能是一个我们不想弄乱的全局变量，或者是一个不想调用的辅助函数。
  2. 避免命名冲突。由于具有内部链接的标识符不会向链接器公开，因此它们只能与同一翻译单元中的名称发生冲突，而不会在整个程序中发生冲突。

许多现代开发指南建议，不打算在其它文件中访问的变量或函数，都设置为内部链接。如果你可以完全遵守，这是一个很好的建议。

当然，有一个更为轻量级的准则：将有明确理由不允许从其他文件访问的任何标识符设置为内部链接。

快速摘要

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// 全局变量 内部链接 定义:
static int g_x;          // 定义未初始化的 内部全局变量 (默认初始化为0)
static int g_x{ 1 };     // 定义初始化了的 内部全局变量

const int g_y { 2 };     // 定义初始化了的 const 内部全局变量
constexpr int g_y { 3 }; // 定义初始化了的 constexpr 内部全局变量

// 函数 内部链接 定义:
static int foo() {};     // 定义 内部 函数

7.4 变量名称遮挡（Variable shadowing）

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7.6 外部链接和变量前向声明

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