浅谈C语言中的强符号、弱符号、强引用和弱引用

所属分类: 软件编程 / C 语言 阅读数: 84
收藏 0 赞 0 分享

首先我表示很悲剧,在看《程序员的自我修养--链接、装载与库》之前我竟不知道C有强符号、弱符号、强引用和弱引用。在看到3.5.5节弱符号和强符号时,我感觉有些困惑,所以写下此篇,希望能和同样感觉的朋友交流也希望高人指点。

  首先我们看一下书中关于它们的定义。

  引入场景:(1)文件A中定义并初始化变量i(int i = 1), 文件B中定义并初始化变量i(int i = 2)。编译链接A、B时会报错b.o:(.data+0x0): multiple definition of `i';a.o:(.data+0x0): multiple definition of `i'。(2)在文件C中定义并初始化两个变量i(int i = 1; int i = 2), 编译链接时会报错c.c:2:5: error: redefinition of ‘i'; c.c:1:5: note: previous definition of ‘i' was here。

  强符号:像场景中这样的符号定义被称为强符号,对于C/C++来说,编译器默认函数和初始化的全局变量为强符号。
  弱符号:接上文,为初始化的全局变量为弱符号。
  编译器关于强弱符号的规则有:(1)强符号不允许多次定义,但强弱可以共存;(2)强弱共存时,强覆盖弱;(3)都是弱符号时,选择占用空间最大的,如选择  double类型的而不选择int类型的。

  由以上定义所以有我之前没有想到的场景:
  代码a.c:

1 int i = 2;
  代码b.c:

复制代码 代码如下:

#include<stdio.h>

int i;
int main(int argc, char** argv)
{
      printf("i = %d\n", i);
      return 0;     
}

  编译文件a和b并链接,结果输出i为2而不是0。
  并且在同一个文件中定义但未初始化两个相同的变量不会报错,只有在使用变量时才会报错。
  对于GCC编译器来说,还允许使用__attribute__((weak))来将强符号定义为弱符号,所已有
  代码c.c

复制代码 代码如下:

 #include<stdio.h>
 
  __attribute__((weak)) int i = 1;
 
  int main(int argc, char** argv)
  {
       printf("i = %d\n", i);
       return 0;  
  }

  结果i的输出仍未2而不是1。

  那么对于函数而言是不是也这样呢?先不看函数,而是先看由强弱符号而进一步引入的强弱引用。书中关于强弱引用的概述是对于强引用若未定义则链接时肯定会报错,而对于弱引用则不会报错,链接器默认其为0(这一点对于函数好理解,即函数符号所代表入口地址为0;对于变量就要注意了,既然是引用那自然就是地址了,所以同函数一样变量的地址为0而不是变量的值为0)。此时对于强弱引用是不是还没有什么明确的概念呢?到底什么是引用?引用和符号又是什么关系?这里我说一下我的理解(欢迎指正),在定义和声明处指定的函数名、变量名即为对应的符号,而在代码其他处调用函数或使用变量时,则把函说明和变量名看作引用,这样一来符号和引用在代码层面上其实就是一个东西,只是根据环境而叫法不同而已。那么强符号对应强引用,弱符号对应弱引用。

  有上面的强弱引用的特点可看出,当一个函数为弱引用时,不管这个函数有没有定义,链接时都不会报错,而且我们可以根据判断函数名是否为0来决定是否执行这个函数。这样一来,包含这些函数的库就可以以模块、插件的形式和我们的引用组合一起,方便使用和卸载,并且由于强符号可以覆盖弱符号和强弱符号与强弱引用的关系可知,我们自己定义函数可以覆盖库中的函数,多么美妙。

  先看根据条件判断是否执行函数:
  代码d.c

复制代码 代码如下:

 #include<stdio.h>
 
void func()
{
     printf("func()#1\n");
}

  代码e.c

复制代码 代码如下:

 #include<stdio.h>
 
 __attribute__((weak)) void func();
 
 int main(int argc, char** argv)
 {
      if (func)
          func();
      return 0;
 }

  编译d.c,cc -c d.c 输出d.o;编译e.c并链接d.o,cc d.o e.c -o e输出可执行文件e,运行e正常执行函数func。编译e.c但不链接d.o,此时并不会报错,只不过func不会执行,因为没有它的定义所以if(func)为假。
  再看函数覆盖:
  代码f.c

复制代码 代码如下:

 #include<stdio.h>
 
 __attribute__((weak)) void func()
 {
      printf("func()#1\n");
 }

  代码g.c

复制代码 代码如下:

 #include<stdio.h>
 
 void func()
 {
      printf("func()#2\n");
  }
 
 int main(int argc, char** argv)
 {
      func();
      return 0;
 }
 ~      

  编译链接,结构输出"func()#2"。

  以上可以说明函数和变量是保持一致的,其实对应变量也可以像使用函数那样先判断再使用,只不过不是判断变量的值而是变量的地址,如
  代码v1.c

复制代码 代码如下:

int i = 2;

  代码v2.c

复制代码 代码如下:

 #include<stdio.h>
 
 __attribute__((weak)) extern int i;
 
 int main(int argc, char** argv)
 {
      if (&i)
          printf("i = %d\n", i);
     return 0;
 }
 ~      

  编译并链接v1时,输出2;编译但不链接v1时无输出。这样做时要分清定义和声明的区别,__attribute__((weak)) int i 是定义变量并转换为弱符号,这样i是分配了空间的,而__attribute__((weak)) extern int i 则将原来定义的变量i由强符号转换为弱符号,导致使用i时不是强引用而是弱引用。不过虽然变量可以这么做但没有函数那样有意义。

  上面关于强弱引用仍旧使用的是GCC提供的__attribute__((weak)),而书中还提到了__attribute__((weakref)),后者貌似更能体现“引用”这一关键词。而我之所以使用前者来介绍强弱引用,是因为我对关于强弱符号与强弱引用对应关系的理解。关于__attribute__((weakref))的使用方法,这里介绍一种(两者都有不同的使用方法)。
  代码a.c

复制代码 代码如下:

 #include<stdio.h>
 
 void bar()
 {
      printf("foo()\n");
 }

  代码b.c

复制代码 代码如下:

 #include<stdio.h>
 
 static void foo() __attribute__((weakref("bar")));
 
  int main(int argc, char** argv)
 {
      if (foo)
         foo();
 
      return 0;
 }

  注意函数foo的static修饰符,没有的话会报错,这样将函数foo限制在只有本文件内可使用。

  好了,夜已深,写的有点凌乱,我也凌乱了。

更多精彩内容其他人还在看

用标准c++实现string与各种类型之间的转换

这个类在头文件中定义, < sstream>库定义了三种类:istringstream、ostringstream和stringstream,分别用来进行流的输入、输出和输入输出操作。另外,每个类都有一个对应的宽字符集版本
收藏 0 赞 0 分享

C++如何通过ostringstream实现任意类型转string

再使用整型转string的时候感觉有点棘手,因为itoa不是标准C里面的,而且即便是有itoa,其他类型转string不是很方便。后来去网上找了一下,发现有一个好方法
收藏 0 赞 0 分享

C/C++指针小结

要搞清一个指针需要搞清指针的四方面的内容:指针的类型,指针所指向的类型,指针的值或者叫指针所指向的内存区,还有指针本身所占据的内存区
收藏 0 赞 0 分享

C++ 类的静态成员深入解析

在C++中类的静态成员变量和静态成员函数是个容易出错的地方,本文先通过几个例子来总结静态成员变量和成员函数使用规则,再给出一个实例来加深印象
收藏 0 赞 0 分享

C++类的静态成员初始化详细讲解

通常静态数据成员在类声明中声明,在包含类方法的文件中初始化.初始化时使用作用域操作符来指出静态成员所属的类.但如果静态成员是整型或是枚举型const,则可以在类声明中初始化
收藏 0 赞 0 分享

C++类静态成员与类静态成员函数详解

静态成员不可在类体内进行赋值,因为它是被所有该类的对象所共享的。你在一个对象里给它赋值,其他对象里的该成员也会发生变化。为了避免混乱,所以不可在类体内进行赋值
收藏 0 赞 0 分享

C++中的friend友元函数详细解析

友元可以是一个函数,该函数被称为友元函数;友元也可以是一个类,该类被称为友元类。友元函数的特点是能够访问类中的私有成员的非成员函数。友元函数从语法上看,它与普通函数一样,即在定义上和调用上与普通函数一样
收藏 0 赞 0 分享

static全局变量与普通的全局变量的区别详细解析

以下是对static全局变量与普通的全局变量的区别进行了详细的分析介绍,需要的朋友可以过来参考下,希望对大家有所帮助
收藏 0 赞 0 分享

C++ explicit关键字的应用方法详细讲解

C++ explicit关键字用来修饰类的构造函数,表明该构造函数是显式的,既然有"显式"那么必然就有"隐式",那么什么是显示而什么又是隐式的呢?下面就让我们一起来看看这方面的知识吧
收藏 0 赞 0 分享

教你5分钟轻松搞定内存字节对齐

随便google一下,人家就可以跟你解释的,一大堆的道理,我们没怎么多时间,讨论为何要对齐.直入主题,怎么判断内存对齐规则,sizeof的结果怎么来的,请牢记以下3条原则
收藏 0 赞 0 分享
查看更多