用 extern 关键字来声明变量的原因包括实现变量在多个文件之间的共享、减少编译依赖、提高代码的模块化程度。实现变量在多个文件之间的共享是其中一个核心原因。在大型的C或C++项目中，经常需要在不同的文件中访问同一个变量。使用extern关键字，可以在一个文件中定义变量，在其他文件中通过extern声明来访问它。这种方式避免了在每个文件中重新定义同一个变量，减少了冗余，也降低了出错的风险。
一、实现变量在多个文件之间的共享
工作原理
extern关键字主要用于声明一个全局变量或函数的引用，这个全局变量或函数可能定义在另一个文件中。当编译器遇到extern声明的时候，它知道这个变量或函数的定义将在程序的其他地方给出。这可以帮助组织大型程序中的全局变量和函数，使得它们能够在不同的文件中被访问和修改。这样的机制促进了代码重用和模块之间的高效通信。
优势与应用场景
这一机制的一个主要优势是提高了代码的模块化和可重用性。比如，你可以有一个包含所有全局变量定义的文件，而其他文件可以通过extern声明来使用这些变量，而不是每个文件都有自己的私有定义。这样不仅减少了代码的重复，也让维护变得更加容易，因为对于全局变量的任何修改都集中在一个地方，不需要在多个文件中进行修改。
二、减少编译依赖
编译过程简化
使用extern关键字有助于减少源文件之间的直接编译依赖。当你声明一个extern变量时，即使变量定义在另一个文件中，当前文件也可以编译通过。这意味着，如果你只是修改了一个有全局变量定义的文件，那么只需要重新编译这一个文件和链接，而不需要重新编译使用了这个变量的所有文件。
加快编译速度
此外，减少文件之间的依赖还能加快编译速度。对于大型项目，这个优势非常明显。减少项目中文件的编译次数可以显著地减少构建项目所需的时间，特别是当使用现代的自动化构建系统，如Make或CMake时，这种优势更加突出。
三、提高代码的模块化程度
促进代码的可维护性
通过使用extern关键字来实现变量和函数的跨文件访问，可以促进代码的模块化。将全局变量和跨文件共享的函数放在单独的文件中，可以清楚地界定各个模块的职责。这样的组织结构使得代码更容易理解和维护，因为修改和错误查找都集中在有限的地方。
增强代码的可重用性
更进一步，这种模块化还有助于提高代码的可重用性。当全局变量和函数被有组织地分离，它们可以被不同的项目复用，而不仅仅局限于原有项目。例如，一个处理字符串操作的模块，如果设计得当，可以在多个项目中使用，而不需要重写代码。这样不仅节省了开发时间，也提高了代码质量。
通过上述讨论，使用extern关键字来声明变量的好处显而易见。它不仅有助于实现变量在多个文件之间的共享，还可以减少编译依赖，提升编译速度，并通过提高代码的模块化程度，促进了代码的可维护性和可重用性。
相关问答FAQs：
1. 什么是 extern 关键字用于声明变量的作用？
在C和C++中，extern关键字用于声明一个全局变量，它表明该变量是在其他文件中定义的。这样，程序就可以在当前文件中使用该变量，而无需重新定义。
2. extern 关键字和 static 关键字有什么不同？
虽然extern关键字用于声明全局变量，但其作用范围仅限于当前文件，不可跨文件使用。而static关键字用于声明具有静态生命周期的变量，其作用范围仅限于当前函数或文件，不可在其他地方访问。
3. 使用 extern 关键字的优势是什么？
使用extern关键字可以充分利用模块化编程的优势。当程序被拆分成多个文件时，可以将变量放在一个文件中定义，然后在其他文件中使用该变量而无需重新定义。这样可以提高代码的重用性和可维护性，同时减少代码冗余。此外，extern关键字还能帮助程序员更好地管理全局变量，避免命名冲突和重复定义的问题。
