最近在項目中遇到了multiple definition of X鏈接錯誤，當時因為時間緊，沒有細分析原因，后來想起來一查才發現自己實在是太山炮了，導致這個錯誤的原因太多了，現在大致總結了一下：
1. 錯誤原因
首先查了一下C&C++從源代碼編譯到可執行文件的過程：
1）預處理將偽指令（宏定義、條件編譯、和引用頭文件）和特殊符號進行處理
2）編譯過程通過詞法分析、語法分析等步驟生成匯編代碼的過程，過程中還會進行優化
3）匯編過程將匯編代碼翻譯為目標機器指令的過程（.o文件，至少包含代碼段和數據段）
4）鏈接程序將所有需要用到的目標代碼（變量函數或其他庫文件等）裝配到一個整體中（可分為靜態鏈接和動態鏈接）
前三個步驟總稱為編譯過程，第四個步驟為鏈接過程，這就是我們通常說的編譯+鏈接。
問題分析：預處理程序將include頭文件的內容包含進源文件，這個過程完成后，頭文件就沒用了，然后就由編譯程序和匯編程序分別對預處理后的源文件a.c, b.c, …生成目標代碼.o文件a.o, b.o, …，然后由鏈接程序裝配所有生成的.o文件為可執行文件，問題出在這里，如果在頭文件中定義了變量（是定義不是聲明），並分別在a.c和b.c中進行了引用，編譯過程中這個變量的符號會同時包含在a.o和b.o中，導致鏈接失敗，原因是C語言規定“一個變量可以多次聲明但只能定義一次”，解決辦法是在頭文件中加上#ifndef X條件編譯，使該變量只定義一次，但是這里又有一個問題，該解決辦法只適用C而不適用C++，在C++中，即使在頭文件中加了#ifndef X，鏈接錯誤同樣會發生，原因是C++中#ifndef X的作用域僅在單個文件中，因此只要在.h中定義了變量並在不同.cpp中進行引用，鏈接時都會報重定義錯誤，再說得直白點，a.cpp和b.cpp都引用了條件編譯的g.h，g.h的條件編譯只能分別保證在a.cpp和b.cpp中不出現重復定義，但在鏈接a.o和b.o的過程中就會發現重復定義。
看下列代碼和錯誤重現：
// const.h
#ifndef __CONST_H__
#define __CONST_H__
const char *zutypes[] = {
"CL", "CY", "GM", "SSD", "XC", "ZS", "ZWX", "LS"
, "KQWR", "LY", "KT", "DY", "FS", "GJ", "HC"
, "JT", "LK", "YS", "MF", "YSH", "PJ", "FFZ"
, "HZ", "TGWD", "FH", "XQ", "YD", "YH"
}; // 28種指數類型映射表
#endif // __CONST_H__
// hfTrans.h
#ifndef __HFTRANS_H__
#define __HFTRANS_H__
#include "const.h"
#endif // __HFTRANS_H__
// hfTrans.cpp
#include "hfTrans.h"
...
// main.cpp
#include "hfTrans.h"
...
# 控制台輸出 Linking console executable: bin/Debug/main obj/Debug/main.o:(.data+0x0): multiple definition of `zutypes' obj/Debug/hfTrans.o:(.data+0x0): first defined here collect2: ld 返回 1 Process terminated with status 1 (0 minutes, 0 seconds) 0 errors, 0 warnings
2. 解決方案
1）.h的變量前用static修飾：static限制了變量的作用域，該變量僅在引用.h的源文件中有效，也就是說.h被引用了幾次這個變量就被定義了幾次，且各變量之間互不影響（各變量具有不同的內存地址）。這種方法不適用於定義全局變量，因為它們不是同一個變量（相當於多個同名的人住在不同的地方）。
// global.h
#ifndef __GLOBAL_H__
#define __GLOBAL_H__
#include <stdio.h>
static int var = 10;
#endif
// test1.cpp
#include "global.h"
void print1()
{
printf("%p = %d\n", &var, var); // 打印變量的內存地址
}
// test2.cpp
#include "global.h"
void print2()
{
printf("%p = %d\n", &var, var);
}
// main.cpp
#include "global.h"
extern void print1();
extern void print2();
int main()
{
print1();
var = 5;
printf("%p = %d\n", &var, var);
print2();
return 0;
}
# 輸出結果 0x8049840 = 10 0x804983c = 5 0x8049844 = 10 # var地址各不相同，內容互不影響 Process returned 0 (0x0) execution time : 0.046 s Press ENTER to continue.
根據static的上述特性，在源文件開頭處（緊跟include后）可直接定義static非全局變量。
2）.h的變量前用const修飾：表示此變量是常量，內容不可修改，與static特性相似，該常量僅在引用.h的源文件中有效。將上述例子中的static關鍵字修改為const，可以發現每個源文件的var地址依然不同，因此這種方法也不適用於定義全局變量（當然，在某種程度上，如果不在乎重復分配內存也可以用這種方法）。
// global.h #ifndef __GLOBAL_H__ #define __GLOBAL_H__ #include <stdio.h> const int var = 10; #endif
# 輸出結果 0x80485e0 = 10 0x80485d0 = 10 0x80485f0 = 10 Process returned 0 (0x0) execution time : 0.005 s Press ENTER to continue.
到這里可以發現在C++中，const和static一樣都可以使變量具有內部鏈接屬性。只有變量的作用域為當前模塊時，該變量才可以在頭文件中定義，否則鏈接時就會報重定義錯誤，因此只有const和static變量可以在頭文件中定義。另外在C++中，const值在編譯期間被保存在符號表中，即使在運行期間通過間接方法改變了const值（改變的其實是內存中的拷貝），輸出值也不會改變。
根據const的上述特性，在源文件開頭處（緊跟include后）可直接定義const非全局常量。
定義一般常量沒有問題，需要注意的是用const定義指針，指針必須符合上述原則才能通過鏈接：
// global.h
const char str[][8] = { "Hello, ", "World!" }; // 正確, str是常量字符串數組
char const str[][8] = { "Hello, ", "World!" }; // 正確, 同上
static char str[][8] = { "Hello, ", "World!" }; // 正確
static const char str[][8] = { "Hello, ", "World!" }; // 正確
const char* str[] = { "Hello, ", "World!" }; // 錯誤，str非內部鏈接
char* const str[] = { "Hello, ", "World!" }; // 正確，但不建議常量字符串到char*的轉換
const char* const str[] = { "Hello, ", "World!" }; // 正確, str是指向常量字符串的常量指針數組
static char* str[] = { "Hello, ", "World!" }; // 正確，但不建議
static const char* str[] = { "Hello, ", "World!" }; // 正確
3）定義全局常量時經常將const和extern結合使用，前面提到const修飾的變量具有內部鏈接屬性，用extern修飾的變量具有外部鏈接屬性，也就是說將兩者結合就可以實現全局和只讀變量的目的，但需要說明的是，變量必須在頭文件中給出聲明而不是定義，然后在與頭文件對應的源文件中給出定義（也可以在任意引用該頭文件的源文件中給出定義，但不推薦）。
// global.h
#ifndef GLOBAL_H_INCLUDED
#define GLOBAL_H_INCLUDED
#include <stdio.h>
extern const int var; // 聲明var
#endif // GLOBAL_H_INCLUDED
// global.cpp
#include "global.h"
const int var = 10; // 正確，定義var
// test1.cpp
#include "global.h"
//const int var = 10; // 正確，但不推薦，容易出現重定義
void print1()
{
const int var = 0; // 錯誤，var的作用域為print1()
printf("%p = %d\n", &var, var); // 局部變量var覆蓋了全局變量
}
// test2.cpp
#include "global.h"
void print2()
{
printf("%p = %d\n", &var, var);
}
// main.cpp
#include "global.h"
extern void print1();
extern void print2();
int main()
{
print1();
printf("%p = %d\n", &var, var);
print2();
return 0;
}
# 輸出結果 0xbfcff14c = 0 0x80485d0 = 10 0x80485d0 = 10 # var地址相同 Process returned 0 (0x0) execution time : 0.014 s Press ENTER to continue.
可以看到在global.cpp中定義的var具有全局唯一性，在每個模塊中訪問的var地址都相同，例子的var是常量，不能改變它的值，如果在頭文件中聲明extern int var並在源文件中定義int var = 10，然后在需要用到var的模塊中引入該頭文件，就可以實現C語言的全局變量，並且它的值可以被改變。
3. 其他補充
環境：本文代碼在Red Hat Enterprise Linux Workstation release 6.1 (Santiago)，Linux Kernel 2.6.32-131.0.15.el6.i686，GCC 4.4.5 20110214下調試通過。
原則：注意聲明和定義的區別，避免在頭文件中定義變量。
編譯單元：一個編譯單元就是一個經過預處理的源文件（.c\.cpp）。
內部鏈接：如果一個名稱對於它的編譯單元來說是局部的，並且在鏈接的時候不會與其它編譯單元中同樣的名稱相沖突，則這個名稱具有內部鏈接。
外部鏈接：如果一個名稱在鏈接時可以和其他編譯單元交互，那么這個名稱就具有外部鏈接。
分別編譯：每個文件中所用到的名字及其類型，必須在這個文件中進行聲明，使該文件的編譯工作與整個程序的其他文件無關。
C++規定，有const修飾的變量，不但不可修改，還都將具有內部鏈接屬性，也就是只在本文件可見。這是原來C語言的static修飾字的功能，現在const也有這個功能了。
C++又補充規定，extern const聯合修飾時，extern將壓制const的內部鏈接屬性。
C++定義全局變量的方法：在.h文件中聲明extern int var; 在.cpp文件中定義int var = 10;
4. 參考資料