体系结构计划

外部链接的静态变量具有文件作用域、外部链接和静态存储期。该类别有时称为外部存储类别（external storage class），属于该类别的变量称为外部变量（external variable）。把变量的定义性声明（defining declaration）放在所有函数的外面便创建了外部变量。当然，为了指出该函数使用了外部变量，可以在函数中用关键字extern再次声明。如果一个源代码文件使用的外部变量定义在另一个源代码文件中，则必须用extern在该文件中声明该变量。如下所示：

int Errupt;           /* externally defined variable    */
double Up[100];       /* externally defined array       */
extern char Coal;     /* mandatory declaration if       */
                      /* Coal defined in another file   */
void next(void);
int main(void)
{
  extern int Errupt;  /* optional declaration           */

  extern double Up[]; /* optional declaration           */
  ...
}
void next(void)
{
  ...
}

注意，在main()中声明Up数组时（这是可选的声明）不用指明数组大小，因为第1次声明已经提供了数组大小信息。main()中的两条extern声明完全可以省略，因为外部变量具有文件作用域，所以Errupt和Up从声明处到文件结尾都可见。它们出现在那里，仅为了说明main()函数要使用这两个变量。如果省略掉函数中的extern关键字，相当于创建了一个自动变量。去掉下面声明中的extern：

extern int Errupt;

便成为：

int Errupt;

这使得编译器在main()中创建了一个名为Errupt的自动变量。它是一个独立的局部变量，与原来的外部变量Errupt不同。该局部变量仅main()中可见，但是外部变量Errupt对于该文件的其他函数（如next()）也可见。简而言之，在执行块中的语句时，块作用域中的变量将“隐藏”文件作用域中的同名变量。如果不得已要使用与外部变量同名的局部变量，可以在局部变量的声明中使用auto存储类别说明符明确表达这种意图。外部变量具有静态存储期。因此，无论程序执行到main()、next()还是其他函数，数组Up及其值都一直存在。下面3个示例演示了外部和自动变量的一些使用情况。示例1中有一个外部变量Hocus。该变量对main()和magic()均可见。

/* Example 1 */
int Hocus;
int magic();
int main(void)
{
   extern int Hocus;  // Hocus declared external
   ...
}
int magic()
{
   extern int Hocus;  // same Hocus as above
   ...
}

示例2中有一个外部变量Hocus，对两个函数均可见。这次，在默认情况下对magic()可见。

/* Example 2 */
int Hocus;
int magic();
int main(void)
{
   extern int Hocus;  // Hocus declared external
   ...
}
int magic()
{
                      // Hocus not declared but is known
   ...
}

在示例3中，创建了4个独立的变量。main()中的Hocus变量默认是自动变量，属于main()私有。magic()中的Hocus变量被显式声明为自动，只有magic()可用。外部变量Hocus对main()和magic()均不可见，但是对该文件中未创建局部Hocus变量的其他函数可见。最后，Pocus是外部变量，magic()可见，但是main()不可见，因为Pocus被声明在main()后面。

/* Example 3 */
int Hocus;
int magic();
int main(void)
{
  int Hocus;        // Hocus declared, is auto by default
   ...
}
int Pocus;
int magic()
{
   auto int Hocus;  // local Hocus declared automatic
   ...
}

这3个示例演示了外部变量的作用域是：从声明处到文件结尾。除此之外，还说明了外部变量的生命期。外部变量Hocus和Pocus在程序运行中一直存在，因为它们不受限于任何函数，不会在某个函数返回后就消失。

初始化外部变量

外部变量和自动变量类似，也可以被显式初始化。与自动变量不同的是，如果未初始化外部变量，它们会被自动初始化为0。这一原则也适用于外部定义的数组元素。与自动变量的情况不同，只能使用常量表达式初始化文件作用域变量：

int x = 10;              // ok, 10 is constant
int y = 3 + 20;          // ok, a constant expression
size_t z = sizeof(int);  // ok, a constant expression
int x2 = 2 * x;          // not ok, x is a variable

（只要不是变长数组，sizeof表达式可被视为常量表达式。）

使用外部变量

下面来看一个使用外部变量的示例。假设有两个函数main()和critic()，它们都要访问变量units。可以把units声明在这两个函数的上面，如程序清单12.4所示（注意：该例的目的是演示外部变量的工作原理，并非它的典型用法）。

/* global.c  -- uses an external variable */
#include <stdio.h>
int units = 0;         /* an external variable      */
void critic(void);
int main(void)
{
    extern int units;  /* an optional redeclaration */

    printf("How many pounds to a firkin of butter?n");
    scanf("%d", &units);
    while ( units != 56)
        critic();
    printf("You must have looked it up!n");

    return 0;
}

void critic(void)
{
    /* optional redeclaration omitted */
    printf("No luck, my friend. Try again.n");
    scanf("%d", &units);
}

下面是该程序的输出示例：

How many pounds to a firkin of butter?

14

No luck, my friend. Try again.

56

You must have looked it up!

(We did.)

注意，critic()是如何读取units的第2个值的。当while循环结束时，main()也知道units的新值。所以main()函数和critic()都可以通过标识符units访问相同的变量。用C的术语来描述是，units具有文件作用域、外部链接和静态存储期。

把units定义在所有函数定义外面（即外部），units便是一个外部变量，对units定义下面的所有函数均可见。因此，critics()可以直接使用units变量。

类似地，main()也可直接访问units。但是，main()中确实有如下声明：

extern int units;

本例中，以上声明主要是为了指出该函数要使用这个外部变量。存储类别说明符extern告诉编译器，该函数中任何使用units的地方都引用同一个定义在函数外部的变量。再次强调，main()和critic()使用的都是外部定义的units。

外部名称

C99和C11标准都要求编译器识别局部标识符的前63个字符和外部标识符的前31个字符。这修订了以前的标准，即编译器识别局部标识符前31个字符和外部标识符前6个字符。你所用的编译器可能还执行以前的规则。外部变量名比局部变量名的规则严格，是因为外部变量名还要遵循局部环境规则，所受的限制更多。

定义和声明

下面进一步介绍定义变量和声明变量的区别。考虑下面的例子：

int tern = 1;            /* tern defined                 */
main()
{
     external int tern;  /* use a tern defined elsewhere */

这里，tern被声明了两次。第1次声明为变量预留了存储空间，该声明构成了变量的定义。第2次声明只告诉编译器使用之前已创建的tern变量，所以这不是定义。第1次声明被称为定义式声明（defining declaration），第2次声明被称为引用式声明（referencing declaration）。关键字extern表明该声明不是定义，因为它指示编译器去别处查询其定义。

假设这样写：

extern int tern;
int main(void)
{

编译器会假设tern实际的定义在该程序的别处，也许在别的文件中。该声明并不会引起分配存储空间。因此，不要用关键字extern创建外部定义，只用它来引用现有的外部定义。

外部变量只能初始化一次，且必须在定义该变量时进行。假设有下面的代码：

// file one.c
char permis = 'N';
...
// file two.c
extern char permis = 'Y';   /* error */

file_two中的声明是错误的，因为file_one.c中的定义式声明已经创建并初始化了permis。