C编程：单模块、多模块程序及文件依赖管理

### C 编程：单模块、多模块程序及文件依赖管理 #### 1. 单模块程序 在 C 语言编程中，单模块程序是基础。以下是一个简单的单模块程序示例，用于反转字符串： ```c /* Function Prototype */ reverse (); main () { char str [100]; /* Buffer to hold reversed string */ reverse ("cat", str); /* Reverse the string "cat" */ printf ("reverse (\"cat\") = %s\n", str); /* Display */ reverse ("noon", str); /* Reverse the string "noon" */ printf ("reverse (\"noon\") = %s\n", str); /* Display */ } reverse (before, after) char *before; /* A pointer to the source string */ char *after; /* A pointer to the reversed string */ { int i; int j; int len; len = strlen (before); for (j = len - 1, i = 0; j >= 0; j--, i++) /* Reverse loop */ after[i] = before[j]; after[len] = NULL; /* NULL terminate reversed string */ } ``` 运行这个 C 程序，首先需要编译它。默认情况下，编译后的可执行文件名为 “a.out”： ```bash $ cc reverse.c ...compile source. $ ls -l reverse.c a.out ...list file information. -rwxr-xr-x 1 glass 24576 Jan 5 16:16 a.out* -rw-r--r-- 1 glass 439 Jan 5 16:15 reverse.c $ a.out ...run program. reverse ("cat") = tac reverse ("noon") = noon ``` 不过，“a.out” 这个默认名称比较晦涩，后续编译生成的 “a.out” 文件还会覆盖之前的文件。为避免这些问题，可以使用 `cc` 的 `-o` 选项指定可执行文件的名称： ```bash $ cc reverse.c -o reverse ...call the executable "reverse". $ ls -l reverse -rwxr-xr-x 1 glass 24576 Jan 5 16:19 reverse* $ reverse ...run the executable "reverse". reverse ("cat") = tac reverse ("noon") = noon ``` #### 2. 多模块程序 单模块程序中的函数复用性较差。例如，若要编写一个判断字符串是否为回文的函数，可以使用反转函数来实现。但直接复制粘贴反转函数存在以下问题： - 复制粘贴操作速度慢。 - 若有更好的反转代码，需替换所有旧版本，维护困难。 - 每个复制的反转函数会占用磁盘空间。 更好的方法是将反转函数单独编译成一个模块，然后链接到需要使用它的程序中，这种函数被称为可复用函数。 ##### 2.1 准备可复用函数 要准备一个可复用函数，需要创建一个包含函数源代码的模块，以及一个包含函数原型的头文件。然后使用 `cc` 的 `-c` 选项将源代码模块编译成目标模块。 以下是新的 “reverse.c” 和 “reverse.h” 文件示例： **reverse.h** ```c /* REVERSE.H */ reverse (); /* Declare but do not define this function */ ``` **reverse.c** ```c /* REVERSE.C */ #include <stdio.h> #include "reverse.h" reverse (before, after) char *before; /* A pointer to the original string */ char *after; /* A pointer to the reversed string */ { int i; int j; int len; len = strlen (before); for (j = len - 1, i = 0; j >= 0; j--, i++) /* Reverse loop */ after[i] = before[j]; after[len] = NULL; /* NULL terminate reversed string */ } ``` 以下是使用 `reverse()` 函数的主程序 “main1.c”： ```c /* MAIN1.C */ #include <stdio.h> #include "reverse.h" /* Contains the prototype of reverse () */ main () { char str [100]; reverse ("cat", str); /* Invoke external function */ printf ("reverse (\"cat\") = %s\n", str); reverse ("noon", str); /* Invoke external function */ printf ("reverse (\"noon\") = %s\n", str); } ``` ##### 2.2 分别编译和链接模块 使用 `cc` 的 `-c` 选项分别编译每个源代码文件，会为每个源代码文件创建一个单独的目标模块，后缀为 “.o”。 ```bash $ cc -c reverse.c ...compile reverse.c to reverse.o. $ cc -c main1.c ...compile main1.c to main1.o. $ ls -l reverse.o main1.o -rw-r--r-- 1 glass 311 Jan 5 18:24 main1.o -rw-r--r-- 1 glass 181 Jan 5 18:08 reverse.o ``` 也可以在一行中列出所有源代码文件进行编译： ```bash $ cc -c reverse.c main1.c ...compile each .c file to .o file. ``` 将所有目标模块链接成一个名为 “main1” 的可执行文件： ```bash $ cc reverse.o main1.o -o main1 ...link object modules. $ ls -l main1 ...examine the executable. -rwxr-xr-x 1 glass 24576 Jan 5 18:25 ```