C/C++ 全局变量跨文件真相：一句话实验与底层原理

一句话总结：能否跨文件取决于符号的链接属性——外部链接可跨文件，内部链接不可跨文件；static 正是把外部链接改成内部链接的关键字。

目录

1. 三个实验：30 秒看懂全局变量跨文件能力
2. 底层原理：链接属性决定生死
3. 常见误区：#include 到底算不算跨文件？
4. 类静态成员变量：披着“类作用域”外衣的全局变量

1. 三个实验：30 秒看懂全局变量跨文件能力

实验 1️⃣：普通全局变量

// a.cpp
int g = 10;          // 外部链接
// b.cpp
extern int g;
int main() { return g; }

g++ a.cpp b.cpp -o ok   # ✅ 通过

g 的符号被导出到目标文件，所有翻译单元都能看见。

实验 2️⃣：static 全局变量

// a.cpp
static int s = 20;   // 内部链接
// b.cpp
extern int s;
int main() { return s; }

g++ a.cpp b.cpp -o fail  # ❌ undefined reference to `s'

s 的符号不会被导出，其他文件永远找不到它。

实验 3️⃣：把 .cpp 当 .h 用——“伪跨文件”

// a.cpp
static int trick = 30;
// b.cpp
#include "a.cpp"
int main() { return trick; }   // 实际上只有一个翻译单元

看似跨文件，其实只是预处理器把代码拷进来，变量作用域依旧没离开当前翻译单元。

2. 底层原理：链接属性决定生死

• 存储位置：无论哪种属性，变量都在静态存储区（.data/.bss），生命周期贯穿整个程序。
• 符号表：链接器只看符号表；static 把符号藏起来，等同于“私有全局变量”。

3. 常见误区：#include 到底算不算跨文件？

不算！
#include 只是预处理阶段的文本替换，最终仍被编译进同一个翻译单元。
所以即使写成：

// all_in_one.cpp
#include "a.cpp"
#include "b.cpp"

也只有一个目标文件，不存在跨文件共享的问题。

4. 类静态成员变量：披着“类作用域”外衣的全局变量

// header.h
class Foo {
public:
    static int value;   // 声明
};

// source.cpp
int Foo::value = 0;     // 定义且仅一次

• 作用域：Foo::value，看起来属于类，其实是全局唯一变量。
• 链接属性：外部链接，所以必须且只能定义一次。
• 生命周期：程序启动即存在，程序结束才销毁。

因此，类静态成员变量遵循与普通全局变量完全相同的链接规则。

5. 结论速查表

一句话记牢：
跨不跨文件，不看作用域，只看链接属性；static 就是“把变量藏起来”的魔法关键字。