所谓模块化编程，就是指一个程序包含多个源文件（.c 文件和 .h 文件），每个 .c 文件可以被称为一个模块。

本章将会带你了解多文件编程，教你学会如果有效的组织各个文件，如何将各个文件联系起来。

在讲解 extern 和 static 关键字的时候，我们已经给出了几个简单的多文件编程的例子，现在不妨再看一个例子。

main.c 源码：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <conio.h>
 3 // 也可以不写 extern；为了程序可读性，建议写上
 4 extern long sum(int, int);
 5 // 必须写 extern
 6 extern char* OS;
 7 int main()
 8 {
 9     int n1 = 1, n2 = 100;
10     printf("从%d加到%d的和为%ld [By %s]", n1, n2, sum(n1, n2), OS);
11     getch();
12     return 0;
13 }

module.c 源码：

 1 #include <stdio.h>
 2 // 当前操作系统
 3 char *OS = "Windows 7";
 4 long sum(int fromNum, int endNum)
 5 {
 6     int i;
 7     long result = 0;
 8 // 参数不符合规则，返回 -1
 9     if(fromNum<0 || endNum<0 || endNum<fromNum)
10     {
11         return -1;
12     }
13     for(i=fromNum; i<=endNum; i++)
14     {
15         result += i;
16     }
17 // 返回大于等于0的值
18     return result;
19 }

运行结果：
从1加到100的和为5050 [By Windows 7]

这个程序，我们按照“编译 --> 链接 --> 运行”的步骤来生成，不要按 F5 或者 F7（对于 Visual C++）直接生成 exe。如果已经生成，可以清理掉相关文件。

注意：一个程序有且只能有一个 main() 函数，即使它有多个源文件。main() 函数是程序的入口函数，双击运行程序时就从这里开始执行。

编译和链接的原理

对于C，首先要把源文件编译（Compile）成目标文件（Object File），也就是Windows下的 .obj 文件。然后再把单个或多个 Object File 合并成可执行文件，也就是Windows下是 .exe 文件，这个动作叫作链接（Link）。

编译时，编译器需要检查语法是否正确，函数、变量的声明是否正确；只有函数、变量的声明但没有定义是完全正确的。函数声明是告诉编译器该函数已经存在，但是入口地址还未确定，暂时在此做个标记，链接时编译器会找到函数入口地址，并将标记替换掉。

这些都校验通过，编译器就可以编译出中间目标文件。一般来说，编译是针对单个源文件的，多个源文件需要编译多次，每个源文件都会生成一个对应的目标文件。

编译产生的 .obj 文件已经是二进制文件，与 .exe 的组织形式类似，只是有些函数的入口地址还未找到，程序不能执行。链接的作用就是找到函数入口地址，将所有的源文件组织成一个可以执行的二进制文件。

链接时，主要是链接函数和全局变量。链接器并不管函数或变量所在的源文件，只管中间目标文件（Object File）。

总结一下：源文件首先会生成中间目标文件，再由中间目标文件生成可执行文件。在编译时，编译器只检测程序语法、函数声明、变量声明是否正确。如果函数未被声明，编译器会给出一个警告，但可以生成Object File。而在链接程序时，链接器会在所有的Object File中找寻函数的实现，如果找不到，那到就会报链接错误码（Linker Error），在VC下，这种错误一般是 Link 2001 错误，意思就是说，链接器未能找到函数的实现。你需要指定函数的Object File。

一步一步生成 exe 文件

知道了编译链接的原理，接下来我们使用VC一步步的生成 .exe 文件。

首先切换到 main.c 面板，按下 Ctrl+F7 键（编译），打开项目目录下的 Release 或 Debug 文件夹，可以看到多出了一个 main.obj 文件，这就是 main.c 生成的目标文件。

再切换到 module.c 面板，进行同样的操作，会生成 module.obj 文件，至此编译完毕（所有的源文件都编译过了）。

最后，按下 F7 键（链接），就生成了 main.exe，双击运行就可以看到上面的输出结果了。

2. C语言模块化编程中的头文件

上节我们编写了 main.c 和 module.c 两个源文件，并在 module.c 中定义了一个函数和一个全局变量，然后在 main.c 中进行了声明。

不过实际开发中很少这样做，一般是将函数和变量的声明放到头文件，再在当前的源文件中 #include 进来。而且，全局变量最好声明为 static，只在当前文件中可见，不要对外暴露；如果必须对外暴露，可以使用宏定义代替，请看下面的代码。

main.c 源码：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <conio.h>
 3 #include "module.h"
 4 int main()
 5 {
 6     int n1 = 1, n2 = 100;
 7     printf("从%d加到%d的和为%ld [By %s]", n1, n2, sum(n1, n2), OS);
 8     getch();
 9     return 0;
10 }

module.c 源码：

 1 #include <stdio.h>
 2 long sum(int fromNum, int endNum)
 3 {
 4     int i;
 5     long result = 0;
 6 // 参数不符合规则，返回 -1
 7     if(fromNum<0 || endNum<0 || endNum<fromNum)
 8     {
 9         return -1;
10     }
11     for(i=fromNum; i<=endNum; i++)
12     {
13         result += i;
14     }
15 // 返回大于等于0的值
16     return result;
17 }

module.h 源码：

1 // 用宏定义来代替全局变量
2 #define OS "Windows 7"
3 // 也可以省略 extern；不过为了程序可读性，建议写上
4 extern long sum(int, int);

运行结果：
从1加到100的和为5050 [By Windows 7]

与上节中的例子相比，我们用宏定义代替了全局变量，将函数声明和宏定义都放在了头文件 module.h，这样在 main.c 中只需要将 module.h 包含就来就可以。

.c 文件和 .h 文件都是源文件，除了后缀不一样便于区分外和管理外，其他的几乎相同，在 .c 中编写的代码同样也可以写在 .h 中，例如函数定义、预处理等。

但是 .h 文件和 .c 文件在项目中承担的角色不一样：.c 文件主要负责实现，也就是定义函数；.h 文件主要负责声明，比如函数声明、宏定义等。这些不是C语法规定的内容，而是约定成俗的规范。

下面是关于头文件的事实标准：

• 可以声明函数，但不可以定义函数。
• 可以声明常量，但不可以定义变量。
• 可以“定义”一个宏函数。注意：宏函数很像函数，但却不是函数。其实还是一个声明。
• 结构的定义、自定义数据类型一般也放在头文件中。
• 除了主文件（有 main() 函数的文件），其他的 .c 文件一般只定义函数，并向外暴露（可以使用 extern，也可以不使用）。
• 可以将一个或多个相关的函数定义在一个 .c 文件。

在很多场合，为了商业目的，项目的源代码不便（或不准）向用户公布，必须编译成 .obj 文件（二进制库）。我们只要向用户提供库文件和头文件就可以，用户会按照头文件中的函数的声明来调用库中的函数，而不需要知道函数是怎么实现的，这就很好的保护了我们的版权。

3. C语言标准库以及标准头文件

源文件通过编译可以生成 .obj 文件（二进制库文件），并提供一个头文件向外暴露接口，除了保护版权，还可以将散乱的文件打包，便于发布和使用。

实际上我们一般不直接向用户提供 .obj 文件，而是将多个 .obj 文件打包成 .lib 文件（静态库）或 .dll 文件（动态库）。

.obj 打包成 .lib 或 .dll 也要经过链接的过程来找到函数入口、变量声明等，在VC中可以直接创建相应的工程来生成（与创建 Win32 Console Application 类似，后续会讲解）。

.lib 和 .dll 可以看成是一堆 .obj 的集合，虽然有入口函数，但不能直接运行，必须被链接到 .exe 或被 .exe 调用。

C语言在发布时已经将常用的函数、宏、类型定义等打包到了静态库，并提供了相应的头文件。如果你使用的是VC，那么在安装目录下的 \VC98\Include\ 文件夹中会看到很多头文件，包括我们常用的 stdio.h、stdlib.h 等；在 \VC98\Lib\ 文件夹中有很多 .lib 文件，这就是我们链接时要用到的静态库。

例如我的 VC6.0 安装在 C:\Program Files\Microsoft Visual Studio\ 目录，那么 VC6.0 附带的所有头文件都在 C:\Program Files\Microsoft Visual Studio\VC98\Include\ 目录下，所有 .lib 文件都在 C:\Program Files\Microsoft Visual Studio\VC98\Include\Lib\ 目录下。

如果忘记 VC6.0 的安装目录或者头文件在不在安装目录下，可以通过以下方式找到：

1) 在工具栏中点击“工具”按钮

2) 在二级菜单中选择“选项”

3) 在弹出的对话框中选择“目录”标签

4) 然后选择名字为“目录”的下拉菜单中的“Include files”一项，如下图所示：


ANSI C 规范共定义了 15 个头文件，称为“C标准库”，所有的编译器都必须支持，如何正确并熟练的使用这些标准库，可以反映出一个程序员的水平：

• 合格程序员：<stdio.h>、<ctype.h>、<stdlib.h>、<string.h>
• 熟练程序员：<assert.h>、<limits.h>、<stddef.h>、<time.h>
• 优秀程序员：<float.h>、<math.h>、<error.h>、<locale.h>、<setjmp.h>、<signal.h>、<stdarg.h>

除了C标准库，编译器一般也会附带自己的库，以增加功能，方便用户开发，争夺市场份额。这些库中的每一个函数都在对应的头文件中声明，可以通过 #include 预处理命令导入，编译时会被合并到当前文件。

注意：引入编译器自带的头文件（包括标准头文件）用尖括号，引入自定义头文件用双引号，例如：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <conio.h>
 3 #include "include/func.h"
 4 int main()
 5 {
 6     int n1 = 1, n2 = 10;
 7     printf("从%d加到%d的和为%ld\n", n1, n2, sum(n1, n2));
 8     printf("从%d乘到%d的积为%ld\n", n1, n2, mult(n1, n2));
 9     printf("OS：%s\n",OS);
10     printf("Power By %s（%s）", getWebName(), getWebURL());
11     getch();
12     return 0;
13 }

 1 // 没有使用到 func.h 中的函数声明或宏定义，也可以不包含进来
 2 #include "../include/func.h"
 3 // 从 fromNum 加到 endNum
 4 long sum(int fromNum, int endNum)
 5 {
 6     int i;
 7     long result = 0;
 8 // 参数不符合规则，返回 -1
 9     if(fromNum<0 || endNum<0 || endNum<fromNum)
10     {
11         return -1;
12     }
13     for(i=fromNum; i<=endNum; i++)
14     {
15         result += i;
16     }
17 // 返回大于等于0的值
18     return result;
19 }
20 // 从 fromNum 乘到 endNum
21 long mult(int fromNum, int endNum)
22 {
23     int i;
24     long result = 1;
25 // 参数不符合规则，返回 -1
26     if(fromNum<0 || endNum<0 || endNum<fromNum)
27     {
28         return -1;
29     }
30     for(i=fromNum; i<=endNum; i++)
31     {
32         result *= i;
33     }
34 // 返回大于等于0的值
35     return result;
36 }

 1 // 使用到了 func.h 中的宏定义，必须包含进来，否则编译错误
 2 #include "../include/func.h"
 3 char* getWebName()
 4 {
 5     return WEB_NAME;
 6 }
 7 char* getWebURL()
 8 {
 9     return WEB_URL;
10 }

 1 #ifndef _FUNC_H
 2 #define _FUNC_H
 3 // 用宏定义来代替全局变量
 4 #define OS "Windows 7"
 5 #define WEB_URL "http://www.baidu.com"
 6 #define WEB_NAME "百度"
 7 // 也可以省略 extern，不过为了程序可读性，建议都写上
 8 extern long sum(int, int);
 9 extern long mult(int, int);
10 extern char* getWebName();
11 extern char* getWebURL();
12 #endif