外部変数

C プログラミング言語とその前身であるBでは、外部変数は関数ブロックの外部で定義された変数です。一方、ローカル (自動) 変数は関数ブロック内で定義された変数です。

自動変数の代わりに、すべての関数の外部にある変数、つまり、どの関数でも名前でアクセスできる変数を定義することもできます。(このメカニズムは、最も外側のブロックで宣言されるFortran COMMON またはPascal変数に似ています。) 外部変数はグローバルにアクセス可能なので、関数間でデータを通信するために引数リストの代わりに使用できます。さらに、外部変数は関数が呼び出されて終了したときに現れたり消えたりするのではなく、永続的に存在するので、それらを設定した関数が戻った後でもその値が保持されます。

—  Cプログラミング言語

Bでは、すべての変数はauto、extrnのいずれかとして宣言するか、暗黙的に関数の引数として宣言する必要があります。^[1]外部変数は関数の外部で定義され、プログラムの実行全体の有効期間を持ち、extrn宣言によって関数に導入されます。

チュートリアルの次のコードを例として使用します: ^[1]

main ( ) { extrn a , b , c ; putchar ( a ); putchar ( b ); putchar ( c ); putchar ( ' !* n ' ); }  
    
    


a ' hell ' 、b ' o , w ' 、c ' orld ' 、 
  
 

a、、bはすべて関数の外部で定義され、宣言によって関数cに導入されるプログラムの外部変数です。 mainextrn

外部変数がexternキーワードとどのように関係するかを理解するには、変数の定義と宣言の違いを知る必要があります。変数が定義されると、コンパイラはその変数にメモリを割り当て、場合によってはその内容を何らかの値に初期化します。変数が宣言されると、コンパイラはその変数が他の場所で定義されていることを要求します。宣言は、その名前と型の変数が存在することをコンパイラに通知しますが、その変数は他の場所に割り当てられているため、コンパイラはその変数にメモリを割り当てる必要はありません。externキーワードは「定義せずに宣言する」ことを意味します。つまり、変数を明示的に宣言する方法、または定義なしで宣言を強制する方法です。変数を明示的に定義する、つまり定義を強制することもできます。これは、変数に初期化値を割り当てることによって行われます。キーワードexternも初期化値も存在しない場合、ステートメントは宣言または定義のいずれかになります。プログラムのモジュールを分析して決定するのはコンパイラ次第です。

変数は、プログラムのモジュールの 1 つで 1 回だけ定義する必要があります。定義がまったくないか、複数ある場合は、リンク段階でエラーが発生する可能性があります。変数は、宣言が互いに、また定義と一致している限り、何度も宣言できます (ヘッダー ファイルによって、これが非常に容易になります)。変数は、定義されたモジュールを含む多くのモジュールで宣言できます。また、同じモジュール内で何度も宣言することもできます。ただし、通常、モジュール内で変数を複数回宣言しても意味がありません。

外部変数は関数内でも宣言できます。この場合、externキーワードを使用する必要があります。そうしないと、コンパイラはそれをローカル (自動) 変数の定義と見なし、スコープ、有効期間、初期値が異なります。この宣言は関数のモジュール全体ではなく、関数内でのみ表示されます。

extern関数プロトタイプに適用されたキーワードは、まったく何も行いません (関数extern定義に適用されたキーワードは、もちろん無意味です)。関数プロトタイプは常に宣言であり、定義ではありません。また、標準 C では、関数は常に外部ですが、一部のコンパイラ拡張機能では、関数を関数内で定義できます。

外部変数は、関数の外部で 1 回だけ定義する必要があります。これにより、変数用のストレージが確保されます。また、変数は、アクセスする各関数で宣言する必要があります。これにより、変数の型が示されます。宣言は、明示的なexternステートメントである場合もあれば、コンテキストから暗黙的に示される場合もあります。... このセクションで外部変数について言及する場合、定義と宣言という用語を慎重に使用していることに注意してください。定義は、変数が作成される場所、またはストレージが割り当てられる場所を指します。宣言は、変数の性質が述べられるが、ストレージが割り当てられない場所を指します。

—  Cプログラミング言語

外部変数は、プログラムのすべてのモジュールのすべての関数からアクセスできます。これはグローバル変数externです。関数が変数を使用できるようにするには、ソース コード内で関数定義の前に外部変数の宣言または定義がなければなりません。または、関数内に キーワード を使用した変数の宣言が必要です。

外部変数の定義に適用されるキーワード(と は相互に排他的)staticは、これを少し変更します。変数には、それが定義された同じモジュール内の関数からのみアクセスできます。ただし、同じモジュール内の関数が、変数の参照 (ポインター) を別のモジュール内の別の関数に渡すことは可能です。この場合、関数は別のモジュール内にあっても、変数の内容を読み取って変更することはできますが、名前で参照することはできません。 staticextern

staticローカル変数の定義にキーワードを使用することもできます。staticキーワードがない場合、関数が呼び出されると変数が自動的に割り当てられ、関数が終了すると解放されます (そのため、「自動変数」と呼ばれます)。その値は関数呼び出し間で保持されません。キーワードを使用するとstatic、プログラムの開始時に変数が割り当てられ、プログラムの終了時に解放されます。その値は関数呼び出し間で失われません。変数は、それを定義した関数内で名前によってのみアクセスできるため、依然としてローカルです。ただし、その参照 (ポインター) を別の関数に渡すことができるため、その関数は変数の内容を読み取って変更できます (この場合も、名前で参照する必要はありません)。

外部変数はプログラムの開始時に割り当てられ、初期化され、プログラムが終了したときにのみメモリが解放されます。その有効期間はプログラムの有効期間と同じです。

初期化が明示的に行われない場合、外部 (静的または非静的) 変数とローカルの静的変数はゼロに初期化されます。ローカルの自動変数は初期化されず、つまり「ゴミ」値が含まれます。

関数定義に適用されるキーワードstaticは、関数のリンケージを変更し、関数が定義が配置されている翻訳単位からのみ見えるようにします。これにより、関数がモジュール外から名前で呼び出されるのを防ぎます (関数ポインタをモジュール外に渡し、それを使用して関数を呼び出すことは可能です)。staticキーワードを使用して関数を宣言することは、名前の衝突を避けながら関数名を短く保つための良い方法でもあります。

ファイル1:

  // 明示的な定義。これは実際に割り当て
、 // int global_variableを記述します。  
   

  // 関数のプロトタイプ (宣言)。
通常はインクルード ファイルから、他の場所で定義されているものと想定します。void        some_function ( void ) ;  
           

  int main ( void ) { global_variable = 1 ; some_function (); return 0 ; }  
      
    
     
  

ファイル2:

  // 暗黙の宣言。これは記述のみで、
// 通常は include extern int global_variableから他の場所に割り当てられると想定します。  
      

  // 関数ヘッダー（定義）
void some_function ( void ) { ++ global_variable ; }           
    
  

この例では、変数 Global_Variable がファイル 1 で定義されています。ファイル 2 で同じ変数を使用するには、宣言する必要があります。ファイルの数に関係なく、グローバル変数は 1 回だけ定義されますが、定義を含むファイル以外のファイルで 宣言する必要があります。

プログラムが複数のソース ファイルに分かれていて、変数が file1 で定義され、file2 と file3 で使用されている場合、変数の出現を接続するために、file2 と file3 で extern 宣言が必要です。通常の方法は、変数と関数の extern 宣言を、歴史的にはヘッダーと呼ばれる別のファイルに集め、各ソース ファイルの先頭で #include によってインクルードすることです。ヘッダー名には、サフィックス .h が慣例的に使用されます。

—  Cプログラミング言語

通常の方法では、割り当てと実際の定義は .c ファイルに記述されますが、単なる宣言とプロトタイプでは割り当ては行われず、コンパイラが正しく動作できるように型とパラメータを記述するだけであり、その情報は、他のユーザーが競合することなく安全に含めることができる .h ヘッダー ファイルに属します。

• 宣言 – 識別子のプロパティを指定するプログラミング言語構造
• 関数プロトタイプ – 関数の名前と型シグネチャの宣言（本体は宣言しない）
• グローバル変数 – コンピュータプログラミング、コンピュータプログラム全体でアクセス可能な変数
• リンカー（コンピューティング）  – 複数のオブジェクトファイルを1つのファイルに結合するコンピュータプログラム
• ローカル変数 – コンピュータプログラミング、プログラムの一部（スコープ）でのみ使用できる変数
• スコープ – 指定された名前のバインディングが有効なコンピュータプログラムの一部
• 静的変数 – プログラムの存続期間中存続するプログラミング変数
• C プログラミング言語 – ブライアン・カーニハンとデニス・リッチーによる本

• Microsoft C 言語リファレンス: 外部レベル宣言のストレージ クラス指定子
• 「C 標準 (技術訂正 TC1、TC2、および TC3 を含む C99)」(PDF)。 (3.61  MiB )特に、セクション6.2.2 (識別子のリンク)、6.2.4 (オブジェクトの記憶期間)、6.7.1 (記憶域クラス指定子)、および6.9 (外部定義) を参照してください。