C语言 extern 和 static

摘抄AI的,豆包，置顶了。
如果main.c 有个全局变量uint8_t on_set = 9;
other.c 想根据 on_set 的值进行业务操作。
怎么操作

第一种，使用 extern  
//main.c
#include <stdint.h>
uint8_t on_set = 9;  //【变量定义】分配内存+生成全局符号on_set

//other.c
#include <stdint.h>
extern uint8_t on_set; //【变量声明】只告诉编译器类型，不定义、不开内存
void test(void){
    if(on_set ==9){  //业务代码 }
}


阶段 1：预处理 (-E)
main.c： uint8_t on_set =9;
other.c：extern uint8_t on_set; void test(){if(on_set==9){}}
extern是编译期关键字，预处理直接保留，不被优化。

阶段 2：编译 (-S) → 生成汇编.s

main.s汇编：
    .globl on_set       # .globl：把on_set标记为【全局符号】，可供其他.o链接查找
    .data               # 放到全局数据段(已初始化全局变量区)
on_set:
    .byte 9             # 在.data段分配1字节内存，初始值9


other.s 汇编：
test:
    movzbl on_set(%rip),%eax  # 引用符号on_set，但**不知道on_set地址**
    cmpb $9,%al
    ret


阶段 3：汇编 (-c) → 生成 main.o、other.o（ELF 目标文件）
用nm查看符号表：
nm main.o
0000000000000000 D on_set   # D=Data段：已定义、占用内存，全局符号
nm other.o
                 U on_set   # U=Undefined：未定义符号，需要链接时去别的.o匹配
0000000000000000 T test    # T=Text代码段，函数符号

阶段 4：链接 ld（gcc 最后一步链接）
链接器核心工作：符号重定位
遍历所有.o 符号表，发现other.o(U on_set)需要绑定main.o(D on_set)的实际地址；
把 other.s 里on_set(%rip)的占位符号，替换成 main.o 中 on_set 在进程数据段的真实偏移地址；
最终整个程序只有 1 份 on_set 内存，两个文件读写同一块地址。
易错点：
如果两个.c 都写uint8_t on_set=9;，两个.o 都有D on_set，链接器报多重定义 multiple definition。


方式 2：封装 get/set 函数
common.h
#ifndef COMMON_H
#define COMMON_H
#include <stdint.h>
uint8_t get_on_set(void);
void set_on_set(uint8_t val);
#endif


#include "common.h"
static uint8_t on_set = 9; // static限定只本文件可见
uint8_t get_on_set(void)
{
    return on_set;
}
void set_on_set(uint8_t val)
{
    on_set = val;
}

#include "common.h"

void func(void)
{
    uint8_t val = get_on_set();
    if(val ==9)
    {
        //业务
    }
}

阶段 2：编译 (-S) → 生成汇编.s

main.c -> main.s
    .local on_set    # .local：局部符号，不对外导出（static实现原理）
    .data
on_set:
    .byte 9
    .globl get_on_set # 函数加.globl，导出全局符号
get_on_set:
    movb on_set(%rip),%al
    ret

static对全局变量作用：取消.globl，符号变成本地.local，链接器在别的.o 看不见 on_set。

other.s 关键：
test:
    call get_on_set  # 调用未解析函数符号get_on_set
    cmpb $9,%al
    ret


other.s 关键：
test:
    call get_on_set  # 调用未解析函数符号get_on_set
    cmpb $9,%al
    ret

other.c 完全不知道on_set存在，代码只依赖get_on_set函数符号。

阶段 3：汇编成.o，nm 查看符号
nm main.o
0000000000000000 d on_set  # 小写d：本地私有符号，外部不可见
0000000000000000 T get_on_set # 大写T：全局导出函数
nm other.o
                 U get_on_set # 未定义函数符号
on_set被 static 隐藏，other.o 从符号表里根本找不到这个变量。

阶段 4：链接
链接器匹配：other.oU get_on_set ↔ main.oT get_on_set，填充函数真实地址；
other 想要读 on_set → 跳转执行 main 里的 get_on_set 函数，由函数内部去访问私有 on_set；
内存：仍然只有 1 份 on_set，但外部无法直接通过变量名篡改，所有读写必须经过接口函数。

补充：
C 规则：全局函数原型，默认隐式 extern，头文件不用手动加 extern。
规则 1：函数分「声明」和「定义」
函数声明（原型）：只有uint8_t get_on_set(void); 分号结尾，无 {}
作用：告知编译器函数名字、入参、返回值；
不生成任何汇编代码，不占用程序空间；
头文件专属。
函数定义（实现）：uint8_t get_on_set(void){xxx} 带大括号
生成汇编指令、代码；
一个工程只能定义 1 次，放在某个.c；
其余所有文件只用声明。

规则 2：extern 对函数的作用
uint8_t get_on_set(void); ≡ extern uint8_t get_on_set(void);
C 语言全局函数默认 extern 修饰，写不写 extern 完全一样。
变量不一样：变量不加 extern 就是定义，会分配内存。

补充：extern 在汇编里做了啥？
other.c 里extern uint8_t on_set;
编译阶段不产生任何 .data、不定义符号；
汇编里直接使用符号on_set，符号标记 U (Undefined)；
链接器去别的.o 找带.globl on_set的符号做地址回填。