说说C语言声明、定义和编译的关系

这几天，晚上看看《linux多线程服务器端编程》，看到C语言关于编译的部分，感觉说的挺细，所以特意记下。
这部分内容的标题是：C语言的编译模型，书中说的比较细，自己只是把一些点记下，作为自己的读书笔记而已，所以没有用原书的标题。

C语言里为什么函数要先声明在定义呢？
外部变量为什么要先声明呢？
为什么结构体就必须先定义呢？

下面听我一一道来。

C语言的编译分为四个步骤：预处理、编译、汇编、链接。是按照“单遍编译”来设计的，所谓单边编译，指的是从头到尾扫描一遍代码，一边解析代码，一边即刻生成目标代码。在单遍编译的时，编译器只能看见当前语句/符号之前已经解析过的代码，看不到之后的代码，这就有了下面的结论：

1  结构体必须先定义，才能访问其成员，否则编译器不知道结构体成员的类型和偏移量，就无法立刻生成目标代码。
2  局部变量也必须先定义再使用，因为如果把定义放在后面，编译器在第一次看到一个局部变量时不知道它的类型，也不知道它在stack里的位置，也不知道占多少satck空间，也就无法即刻生成目标代码。
3  对于外部变量，编译器只需要知道它的类型和名字，不需要知道它的具体地址，因此这里其实需要的只是一个声明，在生成的目标代码中，外部变量的地址空着，留给链接器去填。
4  当编译器看见函数调用时，先找函数声明，编译器可以立刻生成调用函数的汇编代码（参数，名字，返回值），这里唯一尚不能确定的是函数的实际地址，编译器就留下一个空白给链接器去填。

可见，对于C编译器来说，只需要记住struct的成员和偏移量，知道外部变量的类型，就足以一边解析源代码，一边生成目标代码。外部符号（函数或者变量）的决议（resolution）可以留给链接器去做。也因此，大家看见有的函数声明中参数只有类型，没有具体名字，并且为了减少头文件依赖，现在的C源文件也尽量使用前向声明。