本文讲述C语言多文件编译的精神内核，语法规则，应用场景等知识，旨在帮助初学者了解软件工程基本原理，多文件编译的优势和必然，从而更好的开发出可维护性更高，复杂度更高的有效程序。

一、为什么要多文件？

想回答这个问题，首先要知道函数的作用。

我们都知道，C语言的核心单元是函数。它将能够实现一定功能的代码段封装起来，实现复用，极大提升了代码的开发效率。一个C语言的文件就是多个函数的组合。

函数的另一个好处是，责任划分。现代软件工程在开发过程中，不再依靠个人英雄主义式的单人开发模式，而是多人合作编程，实现更为复杂的功能软件。只要涉及到多人合作完成的事情，就一定要做好分工和责任划分。这不单是软件行业的问题。这适用于所有需要多人合作的行业。我们也可以简单把他归结为：工程化。

软件的工程化就是软件工程主要研究的课题。它研究如何以工程化的原则，原理和方法，指导软件的开发，尤其是多人合作的软件开发。它研究这些合作者如何分工，如何各司其职；它研究软件的生存周期，它研究软件的开发模型。

当系统功能复杂，开发人员众多，就需要每个人员分工，做好自己的一部分程序。从大型软件开发的角度，软件需要划分不同的功能模块。从C语言开发小型软件的角度。可以简化为：将完成一类功能的函数归档为一个文件的方式，形成多个文件，交由不同的开发人员合作完成。也就形成了多文件编译的形态。

二、C语言多文件编译的文件类型和含义

C语言编写控制台程序的多文件结构主要有三类文件。

（1）主程序文件。

该文件实现程序的主要执行逻辑，是整个程序的核心业务逻辑的实现，是一个源码文件，后缀为.c,通常情况下是main函数所在文件。

（2）功能函数文件。

这一类文件可能不只一个，每一个功能函数文件都围绕着一类（一种）功能展开，近似于一个模块的概念。每一个文件往往由一个程序员来完成，里面包含一个或若干个功能函数。

（3）头文件。

这一类文件存放的是项目相关设计层面的程序逻辑。例如，一个自定义数据类型（结构类型），设定好的函数的声明，又叫函数头。这也是为什么这个文件叫头文件的一个原因之一。任何函数实现的逻辑都不要放到头文件中。因为头文件更像是一个使用说明书，通过头文件阅读，读者可以更快的了解系统模块的划分和函数的设计，功能的阐述。

三、多种角色如何配合实现多文件编译

要实现多文件编译，需要至少两个角色。如果是你自己，那么请你一人分饰两角，来完成这次多文件编译。

角色一：项目总调度（总设计师）

该角色能够总揽全局，对项目了解透彻，能够划分功能模块。

他要完成的工作是：

（1）设计项目程序执行的主逻辑，编写主程序文件。在C语言编写的小型MIS系统中，往往简化为主函数。可以存放在主程序文件main.c中。

（2）划分模块，并编写头文件。在C语言中，需要在头文件中给出自定义数据结构的声明（如结构类型），各个功能函数的函数原型声明（或者叫函数头）。

角色二：软件工程师（一线程序员）

该角色根据总设计师对项目的设计，进行相应功能模块中函数的代码实现。该角色可能不是一个人。当然，如果你一人分饰多角的话，那就是你自己。

他要完成的工作是：

依据总设计师写好的头文件中，关于数据结构的设计，以及功能函数的设计，完成自己所负责的功能函数的实现。

四、多文件编译实例

接下来举一个最简单的实例，来诠释多文件编译。

项目描述：项目实现一个简易的计算器，完成两个整数的加减乘除四则运算。

第一步：总设计师设计项目数据结构，写出主程序逻辑和头文件。

本项目可以设计一个结构类型struct num用来存储两个操作数。设计add, dif, mul, div作为四则运算函数。设计主函数让用户输入表达式，完成四则运算的计算。

头文件calculator.h可以设计为：

//存放两个操作数的结构体类型
struct num
{int a;int b;
};//加法运算
int add(struct num op);//减法运算
int dif(struct num op);//乘法运算
int mul(struct num op);//除法运算
int div(struct num op);

主程序文件可设计为：、

#include<stdio.h>
#include"calculator.h"int main()
{struct num op; //两个操作数int result;    //结果char Operator; //操作符printf("please enter a formula like 1+2:\n");//用户输入算式scanf("%d%c%d",&op.a,&Operator,&op.b);//调用函数计算结果switch(Operator){case '+':result = add(op);break;case '-':result = dif(op);break;case '*':result = mul(op);break;case '/':result = div(op);break;default:printf("the operator is illegal\n");}//打印结果到屏幕printf("%d %c %d = %d", op.a, Operator, op.b, result);return 0;
}

第二步：软件工程师在于总设计师沟通后，根据总设计师提供的calculator.h文件进行函数的实现工作。

他们将编写自己负责的功能函数，并归纳到文件calculator.c中。

如下列代码所示：

#include"calculator.h"
//加法运算
int add(struct num op)
{return op.a + op.b;
}//减法运算
int dif(struct num op)
{return op.a - op.b;
}//乘法运算
int mul(struct num op)
{return op.a * op.b;
}//除法运算
int div(struct num op)
{if(op.b == 0){exit(1);}else{return op.a / op.b;}
}

项目将含有三个文件，如图所示：

运行结果如下：

五、总结

多文件编译是软件工程发展的必然产物，是多人合作编程解决复杂问题的必经之路。初学者要了解多文件编译背后的机理和产生的软件工程背景，才能深刻领悟多文件编译的优点和必然性。从C语言开始，IT产业迈向了飞速发展的轨道。多文件编译模式功不可没，它让多人合作编程成为可能，并且更加高效。希望本文对于C语言初学者有所帮助。加油。

视频讲解请搜索bilibili：猎风工作室崔老师

【C语言多文件编译的基本原理和设计理念】 https://www.bilibili.com/video/BV1sW4y18732?share_source=copy_web&vd_source=75bceba5d7c6080fbc7cc4f6d257a90f

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