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c - 为什么我必须重新声明一个外部函数？

问题描述

我目前正在阅读 Richard Stevens 的《Unix 环境中的高级编程》，我编写了一个基本程序来测试如何创建文件系统链接。在那之后没有问题，我决定实现一些选项，从-s通过命令行指定创建符号链接而不是硬链接的能力开始。为此，我键入def'd link_fn，link除非用户指定-s在这种情况下将其设置为 ，否则将其设置为symlink。

问题是我必须包含extern int symlink(const char* actualpath, const char* sympath);，否则在运行 makefile 时会出现以下错误：

link/link.c: In function ‘main’:
link/link.c:30:18: error: ‘symlink’ undeclared (first use in this function)
   30 |             fn = symlink;
      |                  ^~~~~~~
link/link.c:30:18: note: each undeclared identifier is reported only once for each function it appears in
make: *** [Makefile;31: link.o] Error 1

奇怪的是我仔细检查了这本书和手册页（man 2 symlink），他们都说symlink函数是在unistd.h标题中声明的。我的标题部分如下所示：

#if defined(__unix__)
    #include <unistd.h>

    #include <dirent.h>
    #include <fcntl.h>

    #include <sys/mman.h>
    #include <sys/random.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <sys/syscall.h>
    #include <sys/sysctl.h>
    #include <sys/sysinfo.h>
    #include <sys/termios.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/user.h>
#elif defined(_WIN32)
    ...
#endif // OS-Dependent modules

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
...

我首先确保__unix__已定义，并且symlinkandlink函数都可以正常工作，但前提是我声明symlink为外部，如下所示：

extern int symlink(const char* actualpath, const char* sympath);

然后我运行gcc该-E选项以查看是否unistd.h真的被包含在内，果然，它被成功包含并且symlink功能就在那里：

extern int symlink (const char *__from, const char *__to)
     __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) __attribute__ ((__nonnull__ (1, 2))) ;

那么，当我自己没有声明symlink函数原型时，为什么会出现编译器错误呢？为什么link当它们以完全相同的方式在同一个头文件中声明时，该函数没有给我这个问题？

这是link函数，也是我在调试时生成的预处理器输出。

extern int link (const char *__from, const char *__to)
     __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) __attribute__ ((__nonnull__ (1, 2))) ;

#if defined(__unix__)
    #include <unistd.h>

    #include <dirent.h>
    #include <fcntl.h>
#elif defined(_WIN32)
    // Removed for brevity
#endif // OS-Dependent modules

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

#if !defined(FALSE) || !defined(TRUE)
enum { FALSE, TRUE };
#endif // TRUE || FALSE

// Why does the compiler require this declaration, and only for symlink?
extern int symlink(const char* actualpath, const char* sympath);

typedef int (*link_fn)(const char* path, const char* link_path);

int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc == 2) {
        if (strcmp(argv[1], "--help") == 0) {
            printf("\nUsage: %s <Existing Filename> <New Filename>\n\n", argv[0]);
            printf("Options: \n");
            printf("  -s    Create symbolic link instead of a hard link\n\n");

            return EXIT_SUCCESS;
        }
    }

    if (argc < 3) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <Existing Filename> <New Filename>\n", argv[0]);

        return EXIT_FAILURE;
    }

    link_fn fn = link;

    for (size_t i = 1; i < (size_t) argc - 2; ++i) {
        if (strcmp(argv[i], "-s") == 0) {
            fn = symlink;
        }
    }

    const char* existing_path = argv[argc - 2];
    const char* new_path      = argv[argc - 1];

    errno = 0;

    const int return_code = fn(existing_path, new_path);

    if (return_code == -1) {
        fprintf(stderr, "[Error] %s\n", strerror(errno));

        return EXIT_FAILURE;
    }

    return EXIT_SUCCESS;
}

该程序正在编译使用：

CC=gcc
CFLAGS="-std=c17 -Wall -Wextra -Werror -pedantic"

系统信息

gcc version 9.1.0
Manjaro Linux 18.0.4
x86-64

MRE

以下是 Eric Postpischil 建议的一个小例子：

#if defined(__unix__)
#include <unistd.h>
#endif

int (*a)(const char*, const char*) = link;
int (*b)(const char*, const char*) = symlink;

int main(void)
{
    //
}

运行 make 会产生以下输出：

gcc -I include -E -o link.pp link/link.c
gcc -I include -S -masm=intel -o link.asm link/link.c
gcc -std=c17 -Wall -Wextra -Werror -pedantic  -I include -c -o link.o link/link.c
link/link.c:9:38: error: ‘symlink’ undeclared here (not in a function)
    9 | int (*b)(const char*, const char*) = symlink;
      |                                      ^~~~~~~
make: *** [Makefile;31: link.o] Error 1

预处理后的输出如下。

 1  # 1 "link/link.c"
 2  # 1 "<built-in>"
 3  # 1 "<command-line>"
 4  # 31 "<command-line>"
 5  # 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4
 6  # 32 "<command-line>" 2
 7  # 1 "link/link.c"
 ...
12  # 1 "/usr/include/unistd.h" 1 3 4
13  # 25 "/usr/include/unistd.h" 3 4
14  # 1 "/usr/include/features.h" 1 3 4
15  # 450 "/usr/include/features.h" 3 4
16  # 1 "/usr/include/sys/cdefs.h" 1 3 4
17  # 452 "/usr/include/sys/cdefs.h" 3 4
18  # 1 "/usr/include/bits/wordsize.h" 1 3 4
19  # 453 "/usr/include/sys/cdefs.h" 2 3 4
20  # 1 "/usr/include/bits/long-double.h" 1 3 4
21  # 454 "/usr/include/sys/cdefs.h" 2 3 4
22  # 451 "/usr/include/features.h" 2 3 4
23  # 474 "/usr/include/features.h" 3 4
24  # 1 "/usr/include/gnu/stubs.h" 1 3 4
25  # 10 "/usr/include/gnu/stubs.h" 3 4
26  # 1 "/usr/include/gnu/stubs-64.h" 1 3 4
27  # 11 "/usr/include/gnu/stubs.h" 2 3 4
28  # 475 "/usr/include/features.h" 2 3 4
29  # 26 "/usr/include/unistd.h" 2 3 4
... 
32  # 202 "/usr/include/unistd.h" 3 4
33  # 1 "/usr/include/bits/posix_opt.h" 1 3 4
34  # 203 "/usr/include/unistd.h" 2 3 4
...
38  # 1 "/usr/include/bits/environments.h" 1 3 4
39  # 22 "/usr/include/bits/environments.h" 3 4
40  # 1 "/usr/include/bits/wordsize.h" 1 3 4
41  # 23 "/usr/include/bits/environments.h" 2 3 4
42  # 207 "/usr/include/unistd.h" 2 3 4
43  # 217 "/usr/include/unistd.h" 3 4
44  # 1 "/usr/include/bits/types.h" 1 3 4
45  # 27 "/usr/include/bits/types.h" 3 4
46  # 1 "/usr/include/bits/wordsize.h" 1 3 4
47  # 28 "/usr/include/bits/types.h" 2 3 4
48  # 1 "/usr/include/bits/timesize.h" 1 3 4
49  # 29 "/usr/include/bits/types.h" 2 3 4
...
53  # 31 "/usr/include/bits/types.h" 3 4
54  typedef unsigned char __u_char;

其他函数声明和枚举声明了大约一千行。然后，在第 1169 行：

  1169  extern int link (const char *__from, const char *__to)
  1170       __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) __attribute__ ((__nonnull__ (1, 2))) ;
  1171  
  1172  
  1173  
  1174  
  1175  extern int linkat (int __fromfd, const char *__from, int __tofd,
  1176       const char *__to, int __flags)
  1177       __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) __attribute__ ((__nonnull__ (2, 4))) ;
  1178  
  1179  
  1180  
  1181  
  1182  extern int symlink (const char *__from, const char *__to)
  1183       __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) __attribute__ ((__nonnull__ (1, 2))) ;

并跳过几百行类似的声明：

  1416  
  1417  # 6 "link/link.c" 2
  1418  
  1419  
  1420  
  1421  # 8 "link/link.c"
  1422  int (*a)(const char*, const char*) = link;
  1423  int (*b)(const char*, const char*) = symlink;
  1424  
  1425  int main(void)
  1426  {
  1427  
  1428  }

标签： c

解决方案

为了symlink被声明，您需要#define正确的功能测试宏，如symlink手册页中所示：

Feature Test Macro Requirements for glibc (see feature_test_macros(7)):

       symlink():
           _XOPEN_SOURCE >= 500 || _POSIX_C_SOURCE >= 200112L
               || /* Glibc versions <= 2.19: */ _BSD_SOURCE

您应该养成使用功能测试宏的习惯，尽管如果您使用默认-std选项或任何-std以gnu. gnu“标准”定义了_GNU_SOURCE功能测试宏，它有效地绕过了所有功能测试。某些人可能认为这很方便，但它会导致烦人的可移植性问题。

尽管将定义放在每个源文件的顶部在技术上更好，但我发现放在-D_XOPEN_SOURCE=700my 中更方便CFLAGS，这也保证了定义在 any 之前#include。

另外，请注意，如果您想准确地预处理源代码，您需要确保您的 CFLAGS 对于预处理命令与编译时相同。否则，您可能会错过某些符号未使用更严格的-std选项定义（或预定义）的事实。

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