c - 为什么此语句会在 gcc 中产生链接器错误？

Question

我有一段极其微不足道的 C 代码:

static int arr[];
int main(void) {
    *arr = 4;
    return 0;
}

我知道第一条语句是非法的(我已经声明了一个具有静态存储持续时间和文件链接但没有指定大小的文件范围数组)，但为什么会导致链接器错误？ :

/usr/bin/ld: /tmp/cch9lPwA.o: in function `main':
unit.c:(.text+0xd): undefined reference to `arr'
collect2: error: ld returned 1 exit status

编译器难道不能在链接器之前捕获它吗？

令我感到奇怪的是，如果我省略 static 存储类，编译器会简单地假设数组的长度为 1 并且不会产生超过该长度的错误:

int arr[];
int main(void) {
    *arr = 4;
    return 0;
}

结果:

unit.c:5:5: warning: array 'arr' assumed to have one element
 int arr[];

为什么在这里省略存储类会导致不同的行为，为什么第一段代码会产生链接器错误？谢谢。

Answer 1

空数组 static int arr[]; 和零长度数组 static int arr[0]; 是 gcc non-standard extensions .

这些扩展的目的是修复旧的“struct hack”。回到 C90 时代，人们编写了如下代码:

typedef struct
{
  header stuff;
  ...
  int data[1]; // the "struct hack"
} protocol;

where data 将被使用，就好像它具有超出数组的可变大小，具体取决于标题部分中的内容。这样的代码有问题，通常将数据写入填充字节并调用数组越界未定义行为。

gcc 通过添加空/零数组作为编译器扩展解决了这个问题，使代码的行为没有错误，尽管它不再是可移植的。

C 标准委员会认识到这个 gcc 特性很有用，因此他们在 1999 年将灵活的数组成员 添加到 C 语言中。从那时起，gcc 特性被视为过时的，因为使用C 标准灵活数组成员是首选。

如链接的 gcc 文档所识别:

Declaring zero-length arrays in other contexts, including as interior members of structure objects or as non-member objects, is discouraged.

这就是您的代码所做的。

请注意，没有编译器选项的 gcc 默认传递给 -std=gnu90 (gcc < 5.0) 或 -std=gnu11(gcc > 5.0)。这为您提供了所有启用的非标准扩展，因此程序编译但不链接。

如果你想要符合标准的行为，你必须编译为

gcc -std=c11 -pedantic-errors

-pedantic 标志禁用 gcc 扩展，链接器错误按预期切换为编译器错误。对于您的情况下的空数组，您会得到:

error: array size missing in 'arr'

对于一个零长度数组，你得到:

error: ISO C forbids zero-size array 'arr' [-Wpedantic]

---

int arr[] 起作用的原因是因为这是 tentative definition 的数组声明具有外部链接(参见 C17 6.9.2)。它是有效的 C，可以被视为前向声明。这意味着在代码的其他地方，编译器(或者更确切地说是链接器)应该期望找到例如 int arr[10]，然后它引用相同的变量。这样，可以在知道大小之前在代码中使用 arr。 (我不推荐使用这种语言特性，因为它是一种“意大利面式编程”形式。)

当您使用 static 时，您可以通过强制变量具有内部链接来阻止在其他地方指定数组大小的可能性。