int a;
extern int a;
extern int a = 5;

int Func (void);

int Func(void)
{
}

     “看看這些聲明有什么不同？”老C問(wèn)道。
     “槑……”小P做沉思狀，“好像……這個(gè)……”
     “呵呵，這些代碼的不同之處在于是否分配存儲(chǔ)空間。”老C解釋道，“在我們對(duì)declaration和definition進(jìn)行仔細(xì)講解前，我們先看看如 下概念。”老C又在白板上寫下如下文字，一邊寫一邊說(shuō)：“你要記住，概念是最重要的，技巧是微不足道的，因?yàn)橐坏┠阏莆樟烁拍睿炊记墒撬角傻氖? 情，甚至自己也可以根據(jù)概念發(fā)明出一些小技巧出來(lái)……”
     “很遺憾，一般概念都伴隨一些晦澀的術(shù)語(yǔ)，而一般人則視術(shù)語(yǔ)如猛虎，認(rèn)為術(shù)語(yǔ)只屬于學(xué)術(shù)，在一般的實(shí)際開(kāi)發(fā)中沒(méi)有什么用處——然而我們組織邏輯的最基本單 位就是詞匯，如果我們?cè)谒伎肌⒔涣鞯臅r(shí)候連基本的詞匯也無(wú)法理解，那么就根本談不上什么思考和交流了——畢竟大多數(shù)人類還是靠語(yǔ)言進(jìn)行思考的，除了少數(shù)天 才使用圖形和符號(hào)進(jìn)行思考；同時(shí)術(shù)語(yǔ)也簡(jiǎn)化了我們交流的復(fù)雜度，比如我說(shuō)PID，只要你理解了什么是PID這個(gè)概念，那么我就不用畫出框圖并解釋這個(gè)帶有 比例、積分和微分環(huán)節(jié)的反饋系統(tǒng)，這樣在行業(yè)內(nèi)工作的人們可以方便的使用術(shù)語(yǔ)進(jìn)行交流……羅嗦了這么多，只是希望你不要對(duì)這些晦澀的術(shù)語(yǔ)帶有排斥的心理， 而是要慢慢習(xí)慣它們，接受它們……雖然有些術(shù)語(yǔ)名字起得的確有些腦殘……”老C喋喋不休的說(shuō)道。
     “呵呵……我明白了。”小P應(yīng)道。
     “所謂source file，也可以說(shuō)preprocessing file，就是程序中的源文件，一般就是我們寫的.c文件，這個(gè)文件的后綴一般由編譯器規(guī)定，但是行業(yè)內(nèi)約定俗成的規(guī)定為.c，”老C指著source file開(kāi)始解釋，“而preprocessing translation unit指的是某個(gè)源文件以及在它的前面使用#include預(yù)處理指令包含的頭文件和源文件。”說(shuō)罷老C在白板上畫了幾個(gè)框框。

    
     “在這里，a.c就是preprocesing file，而a.c，a.h和b.c合起來(lái)稱為preprocessing translation unit。”老C指著他畫的框框，“哦，對(duì)了……這些框框表示文件……”
     “那么什么叫translation unit呢？”小P問(wèn)。
     “就是經(jīng)過(guò)preprocessing 后的preprocessing translation unit，你可以理解為a.c經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，在頭部將a.h和b.c內(nèi)容展開(kāi)后的某個(gè)中間件……”老C解釋道，“這樣不正規(guī)的解釋可以幫助你更快的理解……”
     “這些與declaration，definition有什么關(guān)系？”
     “當(dāng)然有，在解釋什么是declaration和definition時(shí)，我們需要用到translation unit的概念。”老C答道，“因?yàn)閠ranslation unit中包含有external definition……”
     “等等，什么是external definition？”小P追問(wèn)。
     “哦，為了解釋這些概念，我們先看看最初的那些例子，然后再熟悉一下這些術(shù)語(yǔ)。”老C指了指剛才在白板上隨意寫下的聲明示例，然后又在旁邊寫下了以下文字。
     “所謂definition者，引起內(nèi)存分配的declaration也……”老C開(kāi)始轉(zhuǎn)文……
     “囧……請(qǐng)說(shuō)地球話，反對(duì)火星語(yǔ)……”小P抗議。
     “呵呵，簡(jiǎn)單的說(shuō)，declaration說(shuō)明了一組標(biāo)識(shí)符的含義和屬性(A declaration specifies the interpretation and attributes of a set of identifiers)，而definition就是引起內(nèi)存分配的那些declaration——詳細(xì)來(lái)說(shuō)，如果對(duì)于對(duì)象，導(dǎo)致了內(nèi)存分配的動(dòng)作；對(duì) 于函數(shù)，包含了函數(shù)體；對(duì)于枚舉常量或typedef名稱，就是declaration本身。 ”
     “哦……有些暈……”小P有些不明白。
     “好吧，簡(jiǎn)單的說(shuō)，definition是一些特殊的declaration，如果在聲明一個(gè)對(duì)象時(shí)，引起了存儲(chǔ)空間配分配于該對(duì)象，那么這個(gè) declaration就是definition；如果在聲明一個(gè)函數(shù)時(shí)，這個(gè)聲明包含了函數(shù)體，那么這個(gè)declaration就是 definition；如果是枚舉常量和typedef，那么這些declaration本身就是definition。這下可明白？”老C耐心的解釋起 來(lái)。
     “嗯，就是說(shuō)definition其實(shí)就是一些特殊的declaration，是吧？”小P有些理解，“但是在C里面怎么會(huì)有對(duì)象啊？”
     “哦，基本上可以這樣理解。”老C回答小P的前一個(gè)問(wèn)題，然后又開(kāi)始回答下一個(gè)，“所謂對(duì)象，不過(guò)是統(tǒng)稱，比如int a，a就是int的一個(gè)對(duì)象，如果你不習(xí)慣使用對(duì)象這個(gè)術(shù)語(yǔ)，我們可以用object來(lái)代替。”然后他指著上面的代碼例子，“你來(lái)寫寫哪些是 declaration，哪些是definition吧。”
     “如果圖省事，這些全部都是declaration……”小P自作聰明。
     “囧……對(duì)是對(duì)，可是……我說(shuō)你就不能嚴(yán)肅一些嗎？”
     “呵呵，開(kāi)玩笑的，何必當(dāng)真呢？”小P一邊說(shuō)，一邊在旁邊寫下注釋。
     “有一個(gè)不知道是什么，所以我畫了問(wèn)號(hào)。”小P指著代碼說(shuō)道。
     “沒(méi)有關(guān)系，我們先不管它到底是什么，我們?cè)賮?lái)看看其它幾個(gè)概念。”老C沒(méi)有著急給出小P答案，而是在白板上的一塊空白地方又寫下如下文字。
     “一個(gè)標(biāo)識(shí)符(identifier)，如果在不同的scope中被聲明，或者在同一個(gè)scope中被多次聲明，它總會(huì)被正確的指向同一個(gè)object或 者function，這一過(guò)程叫做linkage。”老C解釋，“比如我有兩個(gè)文件，a.c和b.c，一個(gè)函數(shù)FuncA()在a.c中定義，如果你想在 b.c中的FuncB()函數(shù)中使用函數(shù)FuncA()，在b.c中你可以這樣寫……”老C又開(kāi)始在白板上涂抹。
     “喏，你只要在b.c中聲明這個(gè)函數(shù)就可以了，你看，函數(shù)被聲明了兩次——注意定義是聲明的特例——如果你的兩個(gè)文件被正確的編鏈，那么C語(yǔ)言規(guī)范保證可 以找到正確的FuncA()。”老C在白板上指指點(diǎn)點(diǎn)，“同時(shí)要注意，這里說(shuō)的是聲明多次，可沒(méi)有說(shuō)定義多次，如果你把函數(shù)定義了超過(guò)一次，那么編鏈的時(shí) 候會(huì)報(bào)錯(cuò)的……”老C咽了一口唾沫，“這個(gè)就是external linkage的一個(gè)例子。而且根據(jù)C ISO/IEC 9899規(guī)范，我們甚至不用在b.c中FuncA()函數(shù)的聲明前加exern，編鏈器一樣可以正確的找到FuncA()的定義。”
     “哦？是嗎？那么我到要試試……”小P有些好奇。
     “嗯，你等等再試。我再來(lái)說(shuō)說(shuō)internal linkage。”老C開(kāi)始更改他在白板上寫下的代碼，“如果我在FuncA()的聲明前加上static，那么其它的translation unit無(wú)論如何無(wú)法找到這個(gè)函數(shù)。”
     “如果這個(gè)時(shí)候我們的代碼還是b.c的樣子，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)編鏈錯(cuò)誤，告訴我們無(wú)法解析FuncA這個(gè)標(biāo)識(shí)符。”老C道，“這個(gè)就是一個(gè)internal linkage的例子。”
     “那么none linkage呢？”小P追問(wèn)。
     “……自己看看 ISO/IEC 9899規(guī)范吧……”老C覺(jué)得小P自己也得花些功夫了，“下面我們就來(lái)詳細(xì)看看external definitions。這里之所以講external，是因?yàn)檫@些definitons都在函數(shù)外部……什么？你不知道可以在函數(shù)內(nèi)部定義和聲明函 數(shù)？……這樣也好，這是C語(yǔ)言的怪癖……我們不管那么多，先看看又有哪些概念需要了解的……”老C撓撓頭，“哦，可能之前我們得先了解一下什么是 scope。”
     “scope？就是作用域吧？”小P問(wèn)。
     “嘶……”老C抽了一口氣，“我不知道怎么解釋，在我理解作用域還包括了name spaces的概念，因此我更喜歡使用scope這個(gè)術(shù)語(yǔ)而不是很具有內(nèi)涵的作用域這個(gè)術(shù)語(yǔ)。”
     “C語(yǔ)言也有name spaces嗎？”小P不解。
     “有啊……自己去看吧。”老C不想多費(fèi)口舌，“所謂scope，又分為以下幾種……”他又在白板上涂抹起來(lái)。
     “呵呵，”老C笑道，“file scope最好解釋，如果一個(gè)標(biāo)識(shí)符沒(méi)有被聲明到其它三個(gè)scope當(dāng)中，那么它的scope就是file scope……至于其它三個(gè)scope的含義，我建議你……”
     “……去看規(guī)范……”小P囧。
     “哈哈……”老C突然覺(jué)得這是一個(gè)少費(fèi)口舌的好辦法，“其實(shí)簡(jiǎn)單的理解，file scope就是我們一般聲明的全局變量和函數(shù)，因?yàn)橐?guī)范是很嚴(yán)肅的東西，所以才寫得那么羅嗦和晦澀，因?yàn)榭傆腥讼矚g找一些特殊的情況以顯示自己對(duì)規(guī)則的藐 視，所以規(guī)范不得不那么面面俱到……好啦好啦，我也是胡說(shuō)的，呵呵。你只要知道我們說(shuō)的external definitions是在file scope中的定義就好了。在進(jìn)入我們正式的議題前，我再磨蹭一下。”說(shuō)完老C在白板上寫下如下文字。
     “我們主要討論extern和static，但是其它的你也要了解一下，所以……”
     “……看規(guī)范……”
     “呵呵，好了好了，我們現(xiàn)在來(lái)說(shuō)說(shuō)external definitions吧。”老C覺(jué)得小P真是善解人意啊，“這里你只要了解一些簡(jiǎn)單的規(guī)則就可以了。第一，function的規(guī)則與object不同； 第二，如果你沒(méi)有將function或者object聲明為static，那么它們自動(dòng)的成為extern；第三，object的規(guī)則比較復(fù)雜一些，這 樣，我來(lái)說(shuō)你來(lái)寫……”老C揉揉手，想偷懶一下，“這樣你印象比較深刻……”
     “囧……好吧……”小P不情愿的回應(yīng)，拿起彩筆一邊聽(tīng)老C講，一邊在白板上寫下如下內(nèi)容。
     “唔……不是很好理解。”小P抱怨。
     “呵呵，我們來(lái)看幾個(gè)例子好了。這些標(biāo)識(shí)符都被聲明在一個(gè)translation unit當(dāng)中。”老C說(shuō)道，“但是我想提醒一下，external definition與external linkage的external含義完全不同，不要搞混淆了。”然后他在小P寫的話下面又增加了一組代碼。
     “我想提醒一下，這里只是做說(shuō)明，在實(shí)際編碼時(shí)我們可不要這么寫。”老C強(qiáng)調(diào)，“那么現(xiàn)在你是否明白extern int a = 5 是declaration還是definition了嗎？”
     小P仔細(xì)看了看老C寫的示例代碼，又把自己寫的話念了幾遍，說(shuō)道：“嗯，這樣看來(lái)這個(gè)語(yǔ)句應(yīng)當(dāng)是具有exernal linkage 的exernal definition。”
     “呵呵，不錯(cuò)，我再總結(jié)一下。你可以簡(jiǎn)單的理解為如果一個(gè)變量在聲明時(shí)被初始化，那么這個(gè)聲明就成為一個(gè)定義，而與storage-class specifier無(wú)關(guān)，如果其前面有storage-class specifier，那么只能說(shuō)明其是否是internal linkage或external linkage；如果一個(gè)變量在聲明時(shí)前面帶有extern，且沒(méi)有被初始化，那么它就是一個(gè)declaration，且其是否是external linkage要視前面是否有其它此相同變量的聲明，如果有，則其跟隨前面這一相同變量的聲明，如果沒(méi)有，則其為external linkage；聲明總是傾向于exernal linkage，如果你不聲明static；根據(jù)規(guī)則不能出現(xiàn)既是internal linkage又是external linkage的情況，否則其行為無(wú)定義。”老C覺(jué)得十分渴，找到茶杯大大的喝了一口水。    

     “好吧，我承認(rèn)很復(fù)雜……可是這個(gè)和我們討論的內(nèi)容有什么關(guān)系呢？”小P有些云里霧里。
     “呵呵，只是一些理論基礎(chǔ)。”老C答道，“根據(jù)規(guī)則我們可以使用各種各樣的組合來(lái)管理我們的代碼，設(shè)計(jì)我們的文件組織，但是在實(shí)際開(kāi)發(fā)中自然有一定的規(guī) 則。如果你按照這種規(guī)則進(jìn)行編碼，那么基本上不用關(guān)注這些標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)節(jié)，當(dāng)然，出現(xiàn)錯(cuò)誤的時(shí)候你還是要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)查找可能出錯(cuò)的地方。”
     “哦？是嗎？說(shuō)來(lái)聽(tīng)聽(tīng)？”小P問(wèn)。
     “好吧。”老C答道。“我們以前討論過(guò)，我們?nèi)祟悓?duì)于復(fù)雜事物的處理能力是有限的，為了解決這些復(fù)雜問(wèn)題，我們總是希望把它們分解成我們可以理解的規(guī)模。 通過(guò)信息隱藏的方式，我們可以將一個(gè)很大規(guī)模的問(wèn)題分解分解再分解，直到我們的智力可以管理這些問(wèn)題。而使用文件對(duì)代碼進(jìn)行劃分，可以有效的幫助我們對(duì)問(wèn) 題的規(guī)模進(jìn)行控制——眼不見(jiàn)，心不亂嘛。”
     “哦，具體怎么做呢？能不能舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子？”小P問(wèn)道。
     “可以啊。”老C答道，然后指揮小P將白板擦干凈，又在上面開(kāi)始比劃，“一個(gè)比較簡(jiǎn)單的問(wèn)題，求解一個(gè)方程。”他在白板上寫下如下文字。
     “我們可以這樣來(lái)分解問(wèn)題。”老解釋，“設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù)，其返回值為實(shí)根的個(gè)數(shù)，0為沒(méi)有實(shí)根，1為有兩個(gè)相等的實(shí)根，2為有兩個(gè)不等實(shí)根，3為有無(wú)窮多解，－1為無(wú)解。實(shí)根作為出口參數(shù)，設(shè)計(jì)為函數(shù)接口的一部分。我們把這個(gè)函數(shù)放到solve.c文件中。”
     “這樣如果我們?cè)谀硞€(gè)項(xiàng)目中需要解一個(gè)二元一次方程，那么我們，比如在main.c中，就可以很簡(jiǎn)單的這樣寫。”老C接著在白板其它地方寫道。
     “只要我們將solve.c正確的添加到我們的工程中就可以了。”老C道。
     “這樣寫有什么好處呢？”小P問(wèn)。
     “好處嘛，最明顯的是……復(fù)用，而且就算是我們要自己寫Solve()函數(shù)，現(xiàn)在它也與main()函數(shù)分開(kāi)，人為的將兩個(gè)關(guān)系比較遠(yuǎn)的模塊分開(kāi)，這樣可 以強(qiáng)制的控制代碼的規(guī)模。”老C點(diǎn)點(diǎn)頭，“如果我們將extern 語(yǔ)句放入一個(gè)名叫solve.h的文件中，那么就更方便了。”
     “這樣的好處呢？”小P問(wèn)。
     “簡(jiǎn)單，減少冗余。如果我們solve.c中有很多可以讓其它文件使用的函數(shù)，這樣就不用在其它文件頭部寫出很多的extern...的聲明，而只用在solve.h中寫一次，在其它文件中#include就可以了。”老C補(bǔ)充道，“偷懶，是程序員的美德……”
     “這里為什么要用.h文件呢？我用一個(gè).c文件，在里面寫入extern...的聲明不行嗎？”小P接著問(wèn)。
     “……沒(méi)有什么不行，但，不符合行規(guī)……而且如果你使用automake工具的話，可能配置起來(lái)要麻煩一些……總之不要在這些地方釋放你多余的創(chuàng)造力，別 人怎么做的你就怎么做，這個(gè)是行業(yè)內(nèi)的規(guī)矩……”老C有些郁悶，心想這真是一個(gè)多動(dòng)的家伙啊，“而且最好在.h文件中只出現(xiàn)聲明而不要出現(xiàn)定義，這樣你在 編譯的時(shí)候鏈接錯(cuò)誤會(huì)少很多很多。”
     “為什么在solve.c文件的前面要先寫一個(gè)int Solve (float a, float b, float c, float* root1, float* root2)?”小P指著白板問(wèn)。
     “函數(shù)原型，這個(gè)就叫做function prototype。”老C解釋，“當(dāng)然你也可以不用寫，但是根據(jù)行業(yè)內(nèi)許多經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，這樣寫總有好處，因?yàn)閾?jù)說(shuō)這樣在編譯的時(shí)候可以讓編譯器在函數(shù)調(diào) 用點(diǎn)做全面的類型檢查。”老C指著solve.c下面的代碼說(shuō)，“其實(shí)這里又出現(xiàn)一處冗余，因?yàn)樵趕olve.c和solve.h文件中，Solve() 函數(shù)被聲明了兩次，這樣在Solve()函數(shù)接口被修改的時(shí)候，我們不得不修改兩處地方，而這是我們很討厭的事情。”
     “那么有什么解決方法呢？”小P問(wèn)。
     “我們可以在solve.c中包含solve.h，這樣就可以了。”老C說(shuō)，“然后我們可以進(jìn)行解決問(wèn)題的細(xì)節(jié)工作。”他又在白板上比劃起來(lái)。
     “看，一些具體的解題過(guò)程我們并不想暴露給其它文件，所以使用static將其聲明為internal linkage，這樣就相當(dāng)于隱藏了信息；而Solve()函數(shù)是我們希望暴露給其它文件的，所以使用extern將其聲明為external linkage——這樣以文件為單位，我們組織了一個(gè)程序的模塊，并向其它模塊提供了接口，以供其它模塊使用。”看到小P還在看代碼，老C接著解釋道，“ 哦，EPSILON這里只是一個(gè)需要注意的小技巧，因?yàn)槟悴荒鼙容^兩個(gè)float數(shù)值是否相等，只能比較它們的差是否小于一個(gè)很小的數(shù)值，來(lái)判斷它們是否 相等……原因？……與浮點(diǎn)數(shù)在內(nèi)存中的存放格式有關(guān)系。總之你認(rèn)為浮點(diǎn)數(shù)的最后幾位總是隨機(jī)的就可以了。”
     “哦，這樣我就明白了。”小P點(diǎn)點(diǎn)頭，“那么這個(gè)solve.h中的條件編譯是怎么回事？”
     “哦，這也是一些小技巧，用于防止頭文件被重復(fù)的包含而可能導(dǎo)致的遞歸。你只要認(rèn)為#include是將其所引用的文件原封不動(dòng)的放到引用點(diǎn)就可以理解 了，”老C撓撓頭，“比如a.c包含a.h和b.h，而a.h包含c.h，b.h也包含c.h，那么c.h的這些條件編譯可以防止c.h在a.c中被包含 兩次。你可以自己在#include的包含處將文件展開(kāi)看看就明白了。”
     “是么？”小P在紙上畫了幾下，“哦，這樣我就清楚了。呵呵。但是……有沒(méi)有包含.c文件的情況呢？”小P又開(kāi)始發(fā)揮想象力。
     “唔……有的……”老C撓撓頭，“在某些需要裁剪和定制的項(xiàng)目中也許會(huì)根據(jù)某個(gè).h文件中的條件編譯來(lái)選擇是否包含某些.c文件，但……這些工作也可以由 makefile來(lái)完成，而且感覺(jué)大多數(shù)的做法都是采用腳本+makefile完成的……無(wú)論怎么樣，你現(xiàn)在先不要使用包含.c文件的做法，等熟悉了以后 我們?cè)俾芯?#8230;…”他搓搓手，“好吧，廢話說(shuō)了這么多的一大堆，我們也去休息休息睡午覺(jué)吧，下午3點(diǎn)到教研室，我們接著聊。”老C有些乏力的說(shuō)。
     “呵呵，好啊好啊。”兩人一邊說(shuō)一邊向門口走去……

(繼續(xù)等待v0.03……)