两个同名对象一定会形成 redefine 吗
今日讨论一个问题，那便是在 c/c 中，比如两个文件中的同名大局变量，一定会形成 redefine 的问题吗？
咱们知道，在 c 和 c 中，编译器对符号的 mangling 是不同的，c 中通过下划线前缀加上符号的名称的方式，而 c 中符号 mangling 的规则要杂乱很多，需求加上符号的类型，名称和长度，而函数中，有函数名，长度，参数名，长度和类型，返回值类型不作为 mangling 的元素。
所以在 c 中不能进行函数重载，而 c 中能够函数重载，且只需求参数个数，参数类型不同即可，而只是返回值不同不能构成函数重载。
那么假如在两个不同的文件中，有两个同名的大局变量，编译链接的时分会产生什么呢，一定会产生 redefine 的错误吗？
c 中的试验
试验环境：
- OS：Ubuntu 16.04.7 LTS, xenial
- Compiler: gcc 9.4
// 文件 a.c
#include <stdio.h>
int a;
void foo() {
a = 10;
printf("%d, %pn", a, &a);
}
这儿使用了一个函数进行打印，是由于单纯写一个变量声明 int a；编译器优化时，会认为是一个 unused code，直接作为无用代码消除了。
// b.c
#include <stdio.h>
double a;
void goo() {
printf("%lf, %pn", a, &a);
}
再增加一个 main.c
// main.c
#include <stdio.h>
extern void foo();
extern void goo();
int main(int argc, char *argv[])
{
foo();
goo();
printf("HelloWorldn");
return 0;
}
写一个简略的 Makefile 来编译一下
SRC=$(shell ls *.c)
OBJS=$(subst .c,.o,${SRC})
$(info OBJS=$(OBJS))
CFLAGS= -g -Wall -O0 #-fcommon
%.o: %.c
gcc $(CFLAGS) -c $< -o $@
main: $(OBJS)
gcc $^ -o $@
在 c 中，这段代码是能够编译的，且没有警告。编译完后，咱们使用 readelf 来看下这几个 elf 文件。(readelf 是一个用于检查ELF格式文件信息的命令行东西)
# readelf a.o
Symbol table '.symtab' contains 17 entries:
Num: Value Size Type Bind Vis Ndx Name
0: 0000000000000000 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT UND
1: 0000000000000000 0 FILE LOCAL DEFAULT ABS a.c
......
14: 0000000000000004 4 OBJECT GLOBAL DEFAULT COM a
15: 0000000000000000 45 FUNC GLOBAL DEFAULT 1 foo
16: 0000000000000000 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT UND printf
从上面能够发现，符号 a 的索引为 COM，表明这是一个 COMMON 的符号。printf 是 libc 中的 api，需求链接 libc.so，UND 表明 undefine。
再看下 b.o 同样如此
14: 0000000000000008 8 OBJECT GLOBAL DEFAULT COM a
15: 0000000000000000 39 FUNC GLOBAL DEFAULT 1 goo
16: 0000000000000000 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT UND printf
gcc 编译的 elf 文件中，符号是没有类型的，只能知道这是一个 GLOBAL 对象，OBJECT，符号类型是 COMMON。
无论是在 a.c 仍是 b.c 中，符号 a 都是大局且未初始化的，gcc 编译器编译时将其编译成了 COMMON 符号。
什么是 COMMON 符号
from 《程序员的自我修养——链接、装载与库》， chapter 4.3 COMMON 块
早期的 Fortran 没有动态分配空间的机制，程序员必须事前声明它所需求的暂时空间的巨细。Fortran 把这种空间叫做 COMMON 块。当不同的方针文件需求的 COMMON 块空间巨细不一致时，以最大的那块为准。
编译器在处理未初始化的大局变量时将其作为弱符号进行处理。而现在的链接机制便是在处理弱符号的时分，选用的与 COMMON 块相同的机制。
COMMON 符号针对的是一种弱符号处理。仅能包含在可重定位方针文件中，而不包含在可执行方针文件中。可执行方针文件，是链接器衔接后生成的文件，这时，链接器会对符号进行处理，针对 COMMON 这种弱符号
- 假如呈现两个以上的同名强符号，会直接报 redefine 的错误
- 假如有一个同名的是强符号，其他都是弱符号，那链接的成果以强符号的为准。但是假如弱符号 size 巨细比强符号大，链接器会宣布告警
- 假如两个以上都是弱符号，链接成果以size最大的为准
编译器在编译成方针文件时，COMMON 所表明的弱符号由于没有确认终究所占空间的巨细，此时无法在 BSS 段分配空间。只有在链接阶段确认了实际所占内存巨细之后，才会在BSS段为其分配空间。终究未初始化的大局变量便是保存在 BSS 段中的。
总结
c 中 COMMON 符号其实便是一种弱符号。像上面的例子中的变量声明的情况，未初始化的大局变量，在单个编译单元中编译成方针文件时，就归于一种弱符号，编译器作为 COMMON 符号进行处理。这样终究在链接时，根据多个弱符号，去最大的为准的原则，终究以 double 作为 a 的 size 巨细，保存到 BSS 段中。
c 中的试验
将上面的代码改成 cpp，使用 g 进行编译。能够检查一下 a.cpp.o
# readelf -sW a.cpp.o
Symbol table '.symtab' contains 12 entries:
Num: Value Size Type Bind Vis Ndx Name
0: 0000000000000000 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT UND
1: 0000000000000000 0 FILE LOCAL DEFAULT ABS a.cpp
......
9: 0000000000000000 4 OBJECT GLOBAL DEFAULT 4 a
10: 0000000000000000 45 FUNC GLOBAL DEFAULT 1 _Z3foov
11: 0000000000000000 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT UND printf
能够发现，foo 函数在 c 中的mangling与 c 中是有很大区别的。而符号 a 是一个大局强符号。在 c 中，认为未初始化的大局变量，默许初始化为 0，而不是像 c 中以弱符号的方式进行处理。所以，这种情况在 C 中编译链接时，会呈现 redefine 的错误。
但是，假如将 a.cpp 中的 a 的声明加上 extern
extern int a;
这样成果就不相同了。能够看先这个时分 a.cpp.o 的符号
# readelf -sW a.cpp.o
Symbol table '.symtab' contains 17 entries:
Num: Value Size Type Bind Vis Ndx Name
0: 0000000000000000 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT UND
1: 0000000000000000 0 FILE LOCAL DEFAULT ABS a.cpp
......
14: 0000000000000000 45 FUNC GLOBAL DEFAULT 1 _Z3foov
15: 0000000000000000 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT UND a
16: 0000000000000000 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT UND printf
由于是 extern 的声明，此时 a 是一个 UND 的符号，链接器认为 a 的实际界说是在其他的模块中。这样就不会呈现 redefine 的问题了。而 NOTYPE 表明在当前文件的符号表中没有特定类型与 a 关联。实际上，链接器自身也是不支持符号的类型的，变量类型对于链接器来说是透明的，它只需求知道符号的名字即可。
总结
c 中对未初始化的大局变量以弱符号进行处理，在单个编译单元中编译成方针文件时符号类型为 COMMON，这样多个弱符号链接时，链接器会挑选 size 最大的那个同名符号的类型为终究改符号的类型。
而在 c 中，未初始化的大局变量默许是初始化为 0 的变量，保存在 BSS 段，不作为弱符号进行处理。而使用 extern 声明时，在编译单元中，会使命是一个 UND 的符号，在其他 translation unit (TU) 中进行了声明。
当呈现两个及以上的同名强符号时，链接器就会宣布 redefine 的告警。
