內部連結 Internal Linkage

這章我們要來介紹內部連結 internal linkage，包括它是什麼、要怎麼用它等等。

廢話不多說，就讓我們趕快來學習吧！

什麼是內部連結

不知道你們有沒有想過，為什麼在一個檔案裡面的變數只有該檔案才看得到，其他檔案看不到？

你們可能會想：「誒這不是很合理嗎？」

沒錯！這很合理！如果不是這樣的話那如果有成千上萬個檔案的話那就會非常混亂了。

但其實這個背後有一個原因，那就是內部連結！

內部連結的意義在於，如果一個變數或函數被設定為內部連結，那麼只有該檔案可以看得到它。

聰明的你可能會問，那我們什麼時候會需要其他檔案看得到它？

誒不用急，我們會在下一篇專門講解內部連結的兄弟，外部連結。這章就讓我們專心在內部連結吧！

但其實，並不是所有變數都是預設為內部連結的喔！讓我們接下來看下去。

全局變數

全局變數，中文叫做 global variable。從名字我們就可以感覺到，所有檔案都可以讀到它。

那我們應該要如何建立一個全局變數呢？

在以前，我們一直都是在 main() 函數裡面建立變數。但其實， 我們也可以在 main() 函數之外建立變數！

而在 main() 函數之外建立的變數，如果沒有額外的關鍵字，那麼就會是一個全局變數。而全局變數預設就不是內部連結！

比方說：

// 全局變數 global variable
int a{0};

int main()
{
    int b{0};

    return 0;
}

我們可以將這個全局變數改為內部連結，有兩個方法：

  • static
  • const
// 擁有內部連結的全局變數
static int a{0};
const  int c{0};

int main()
{
    int b{0};

    return 0;
}

static 這個關鍵字沒什麼好說的，就是一個強制宣稱變數擁有內部連結的機制而已。

但 const 是什麼？關鍵字 const 其實是 constant 的縮寫，代表固定值，也就是絕對不能夠被改變。

因此如果我嘗試改變變數 c 的值，程式就會報錯！

const int c{0};

int main()
{
    c = 3;    // 程式會報錯！
    return 0;
}

那為什麼被宣告為固定值的變數預設不能被其他文件看到呢？

其實很好理解，這是因爲其他文件並不會知道這個變數被宣告為固定值。因此可能會想要去改變它，而我們知道一但嘗試改變它，就會報錯。

我們可以做一個小實驗來證實擁有內部連結的全局變數。我們來創建兩個 .cpp 檔案：

test.cpp：

const int a{1};

main.cpp：

static int a{5};

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

我們會看到程式碼會印出數字 5。

函數

有發現嗎？我們之前在寫函數時都寫在 main() 的外面。所以函數其實預設是擁有外部連結的！

我們一樣也可以用關鍵字 static 將函數改為擁有內部連結。

test.cpp：

static int print()
{
    std::cout << "This is from test.cpp" << std::endl;
}

main.cpp：

static int print()
{
    std::cout << "This is from main.cpp" << std::endl;
}

int main()
{
    print();
    return 0;
}

我們可以發現結果為：

This is from main.cpp

為什麼要內部連結

其實內部連結主要提供了兩個主要好處：

  • 有一個我們想確保不被其他文件讀取的東西。這可能是一個我們不想被干擾的全局變數，或者是一個我們不希望被調用的函數。
  • 避免命名衝突。因為具有內部連結的變數或函數名稱不會暴露給連結器，因此它們只可能與在同一文件中的名稱發生衝突，而不是整個大專案中的其他幾百幾千個文件。

我個人的建議是，如果一個變數或函數並不需要被外部的文件取用的話，就一律將他們設定為擁有內部連結！

這在小型的個人專案中可能不會造成什麼影響，但在大型專案中，會大大的減少許多意想不到的錯誤的可能性！

總結

這章我們了解了一個全新的概念，內部連結，包括它為什麼存在、它長怎麼樣、它的應用等等。

這個東西其實概念不難，但我們很常在寫程式碼時忘記這個簡單又重要的規則，導致程式出錯。

下一章我們會來介紹外部連結～