C语言中extern变量隐式定义时机、暂定定义机制及显式extern声明行为差异问询

我在同一目录下创建了一个包含3个文件的C语言项目，文件内容如下：

mylib.h #

int some_global;
void set_some_global(int value);

mylib.c #

#include "mylib.h"
void set_some_global(int value) {
    some_global = value;
}

main.c #

#include <stdio.h>
#include "mylib.h"
int main() {
    set_some_global(42);
    printf("Some global: %d\n", some_global);
    return 0;
}

用命令gcc main.c mylib.c -o prog -Wall -Wpedantic编译时，没有出现任何错误或警告，运行生成的prog程序后控制台输出42。我最初尝试这段代码时，以为头文件里的some_global没声明成extern会触发"multiple definition"错误或者相关警告，但实际并没有。查了资料才知道，C语言里函数外部的变量声明默认隐式带extern属性（这和C++相反，用g++编译就能看出差异）；要是把mylib.h里的该行改成定义语句（比如int some_global = 1;），就会出现预期的"multiple definition"错误。

我的核心问题： #

1. 变量some_global是在哪里被定义的？编译器或链接器是在哪个阶段意识到需要定义该变量并完成定义的？
2. 要是在mylib.h里显式声明extern int some_global，就会出现"undefined reference"错误，必须在且仅在一个*.c文件中显式定义该变量才能解决问题。根据之前代码可行的原因（extern隐式存在），我本来以为显式声明extern不会有区别，为什么实际行为不一样？

问题1解答： #

some_global的定义是链接器阶段合并暂定定义后生成的。

你头文件里的int some_global;是C语言里的暂定定义——这种声明没有初始化器，它的作用是告诉编译器"存在一个名为some_global的int变量"，但暂时不给出具体定义。当mylib.h被mylib.c和main.c分别包含后，这两个.c文件里都会生成一个some_global的暂定定义。

在编译阶段，每个.c文件都会把这个暂定定义当成一个"弱定义"处理；到了链接阶段，链接器会扫描所有目标文件里的暂定定义，如果发现多个同名的暂定定义，就会把它们合并成一个单独的定义，默认初始化为0。这就是为什么你的代码能正常编译运行，不会报重复定义的原因。

问题2解答： #

显式写extern int some_global;就变成了普通声明，不再是暂定定义，这两者有本质区别：

• 暂定定义（int some_global;）：编译器会在目标文件里生成一个"弱符号"，链接器可以合并多个同名弱符号；
• 显式extern声明（extern int some_global;）：只是告诉编译器"这个变量在别的地方定义"，不会生成任何符号，链接器找不到对应的定义时就会报"undefined reference"错误。

你之前的代码里，因为头文件里是暂定定义，每个.c文件都生成了弱符号，链接器合并后就有了合法的定义；但改成显式extern后，两个.c文件里都只有声明，没有任何地方生成变量的定义符号，链接器自然找不到，就报错了。这就是为什么显式声明和隐式的暂定定义行为完全不同。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Billy