​​Объявления функций vs объявление переменной или зачем нужен extern
#новичкам

В С/С++ существует интересная механика - разделение на объявление сущности и ее определение. У этого есть серьезные причины:

👉🏿 Ускорение компиляции: изменения в реализации не требуют перекомпиляции всех файлов, использующих объявление.

👉🏿 Сокрытие реализации: инкапсуляция, предоставление только интерфейса (в .hpp) и скрытие деталей в .cpp.

👉🏿 Разрешение циклических зависимостей и возможность ссылаться на типы до их полного определения.

👉🏿 Организация кода и разделение ответственности.

И если с функциями более менее понятно. Есть объявление в виде обозначения сигнатуры функции. И определение в виде полного предоставления тела функции:

void foo(int a); // declaration

void foo(int a) {
  std::cout << a << std::endl; // definition
}

С переменными все немного сложнее. Но начнем с легкого:

int i = 0;

Это определение хоть глобальной, хоть локальной переменной i и ее инициализация нулем. Все все понимают.

Если думать в аналогии с функциями, то легко дойти до мысли что:

int i;

это объявление переменной.

Но это не так!

Это в любом случае определение!

Если вы встретите такую строчку вне функции, то это определение переменной и ее инициализация нулем. А внутри функции - определение без инициализации(значение будет мусорное). Определение переменной всегда связано с созданием объекта и выделением памяти под него.

Тогда как сказать компилятору, что я буду использовать переменную с каким-то именем и типом, но не хочу создавать объект а буду сслаться на определение в другом месте?

Ровно для этого и нужно ключевое слово extern.

extern int i; // declaration

int main() {
    std::cout << i << std::endl;
}

int i = 42;

// OUTPUT
// 42

До мейна мы сказали, что будем ссылаться на переменную i, определение которой лежит в другом месте. И сразу после мейна предоставляем это определение. Компилятор все понял и в итоге мы получаем 42 на консоли, а не ноль.

В этом случае строчка extern int i; является объявлением глобальной переменной i.

Определение переменной может находиться хоть в другой единице трансляции. Просто тогда зависимости будут разрешаться на этапе линковки.

Для локальных переменных функций объявление не предусмотрено(оно и не нужно). Если попытаетесь сделать так:

int main() {
    extern int i;
    std::cout << i << std::endl;
}

То вы опять объявите глобальную переменную i.

То есть чисто объявить вы можете только глобальную переменную (про полям класса речь не идет) и только с помощью extern.

Declare your intentions. Stay cool.

#cppcore