符号和连接

我们知道，声明是用于向代码中引入名字的语法，而定义是一种特殊的声明形式。我们目前学过的声明有变量声明、函数声明、类声明和别名声明等。

这些名字可以声明在命名空间作用域（俗称全局作用域），类作用域和复合语句（块）作用域当中。

int a;       // 命名空间作用域的声明
struct A {   // 命名空间作用域的声明
    int b(); // 类作用域的声明
};
int main() { // 命名空间作用域的声明
    int c;   // 复合语句作用域的声明
}

对于每一个名字，标准还规定了它们拥有一个被称作“连接”的属性。每一个名字可以依据其连接属性分入以下三类：无连接（No linkage）、内部连接（Internal linkage）和外部连接（External linkage）。

注意用词上的区别：我用“链接”（Linking）来表示链接器所做的行为，“连接”（Linkage）表示一个名字固有的属性。

所有复合语句作用域的声明都是无连接的。其它作用域的声明可以根据一些规则归为内部连接或外部连接。

考虑多个文件同时参与翻译，比如本章开头提到的情形。每一次编译处理的文件称为一个翻译单元（Translation Unit）：比如 f.cpp g.cpp 和 main.cpp 分别是三个翻译单元。每个翻译单元都会各自执行自己的编译过程，互不干扰，最后在链接过程中合并为一个可执行文件。

那么重点来了：内部连接的名字是每个翻译单元独有、互不干扰的，而外部连接的名字则是所有翻译单元共享的。（无连接的名字由于作用域限制，不会在多文件翻译中有影响。）

比如，void f(); 中，f 是一个外部连接的名字。那么，尽管在 f.cpp 这个翻译单元中出现了一次 f 的声明，在 main.cpp 中又出现了一次 f 的声明，但由于 f 是外部连接的，所以链接过程中将认为这两个名字指代的是同一个东西，从而把它们整合到一起。

再举一个内部连接的例子。假设你已经知道了 const int a{42}; 中 a 是一个内部连接的名字。那么，如果

// f.cpp
const int a{42};
// g.cpp
const int a{56};

像这样，f.cpp 和 g.cpp 两个翻译单元中都出现了 a 这个名字，由于 a 是内部连接的，所以在链接时会认为 f.cpp 中的 a 和 g.cpp 中的 a 不是一个东西。也就是说，每一个翻译单元中内部连接的名字不会被别的翻译单元所使用。

在所有内部或外部连接的名字当中，函数名和变量名是比较重要的：它们与稍后提到的单一定义原则关系密切。为了令行文简便，称带有内部或外部连接的函数名和变量名为符号（Symbol）。

那么如何判断一个名字是内部连接还是外部连接的呢？先看以下几条大体上的规则：

类型（类、枚举、别名）总是外部连接的；
默认情形下，符号是外部连接的；
默认情形下，只读变量是内部连接的。

这基本上已经覆盖了大多数的情形。比如之前的两个例子：f 是函数，所以它是符号，所以它是外部连接的。而 a 是只读变量，所以它是内部连接的。

using Int = int; // 外部连接
class C {};      // 外部连接

int a{42}; // 外部连接
void f();  // 外部连接

const int b{42};     // 内部连接
constexpr int b{42}; // 内部连接（常量蕴含只读变量）

除了这些大体的规则，还有一些琐碎的细则：

用 static 修饰一个符号，可以让它成为内部连接的；
用 extern 修饰一个符号，可以让它称为外部连接的；
匿名命名空间可以让其中所有的名字（含类型名和符号）都成为内部连接的。

extern 是英文 external 的缩写，就表明这个声明引入的符号是外部连接的。对于非只读的声明，这个修饰是没有意义的；但对于只读变量声明，可以让它变成外部连接：

       int a{42};    // 外部连接
extern int extA{42}; // 还是外部连接

       const int b{42};    // 内部连接
extern const int extB{42}; // 外部连接

在 C/C++ 的语言体系内，有时可以将 static 视为 extern 的反义词（这是为了不引入多余的关键字而做出的牺牲），即 static 修饰表明一个符号是内部连接的。当然，对于只读变量来说是没有意义的：

       const int a{42}; // 内部连接
static const int a{42}; // 还是内部连接

       void f();        // 外部连接
static void f();        // 内部连接

最后一条细则是“匿名命名空间”（Anonymous namespace）。顾名思义，就是不提供名字的命名空间：

// 匿名命名空间
namespace {

// 以下所有声明的名字均为内部连接
void f();
class A{};
int a{42};
// [...]

}

匿名命名空间中所有名字都会注入到上级命名空间，如同添加了一条 using namespace 匿名;。

namespace {
void f() { /* [...] */ } // 内部连接
}
/* 如同添加了一条 using namespace 匿名; */
int main() {
    f(); // OK，指代匿名命名空间中的 f
}

所以匿名命名空间和其它命名空间不同，不是用来解决命名冲突的。它的作用就是纯粹地让里面的名字变成内部连接的。

最后是类作用域声明的归类：类的成员函数和静态成员总是外部连接的，而类的非静态成员数据则是无连接的。所以，类的成员函数和静态成员也是符号。

非静态成员数据是无连接的，因为它们总是属于某个类的对象的一部分。而它们在链接时所表现的行为取决于整个对象的行为。所以，只有整个对象的连接性质，没有其中一个单独的非静态成员数据的连接性质。

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