C语言总结3（多文件C语言项目）

3、多文件C语言项目

3.1、简单的C语言程序（项目）只有一个C文件(a.c)，编译的时候gcc a.c -o a，执行的时候./a
3.2、复杂的C语言程序（项目）是由多个C文件构成的。譬如一个项目中包含2个c文件（a.c, b.c），编译的时候 gcc a.c b.c -o ab，执行的时候 ./ab

实验：
在a.c和b.c中分别定义main函数，各自单独编译时没问题；但是两个文件作为一个项目来编译gcc a.c b.c -o ab的时候，就会报错。multiple definition of `main’
为什么报错？因为a.c和b.c这时候组成了一个程序，而一个程序必须有且只能有一个main函数。
练习题目：C语言多文件项目

#include <stdio.h>

void func_in_b(void);

int g_a = 12;
int g_b = 111;


void func_in_a(void)
{
	
	g_a = 24;
	
	printf("I am in func_in_a of a.c, g_a = %d.\n", g_a);
	func_in_b();
}

/*
// 定义错误
// C语言中，定义函数都必须在外面，不能在一个函数里面定义别的函数
// 所以没有局部函数，只有全局函数。

void func1(void)
{
	int a;
	
	
	void func2()
	{
		int b;
	}
}

*/

3.3、为什么需要多文件项目？为什么不在一个.c文件中写完所有的功能？
因为一个真正的C语言项目是很复杂的，包含很多个函数，写在一个文件中不利于查找、组织、识别，所以人为的将复杂项目中的很多函数，分成了一个一个的功能模块，然后分开放在不同的.c文件中，于是乎有了多文件项目。
所以，在b.c中定义的一个函数，很可能a.c中就会需要调用。你在任何一个文件中定义的任何一个函数，都有可能被其他任何一个文件中的函数来调用。但是大家最终都是被main函数调用的，有可能是直接调用，也可能是间接调用。

3.4、多文件项目中，跨文件调用函数
在调用函数前，要先声明该被调用函数的原型。只要在调用前声明了该函数，那么调用时就好像这个函数是定义在本文件中的函数一样。
练习题目：函数的调用

#include <stdio.h>


void func_in_a(void);
extern int g_a;				// 声明了一个int变量g_a
//extern int g_b;

void func_in_b(void)
{
	printf("I am func in b.c.\n");
}


int main(void)
{
	printf("I am main in a.c.\n");
	printf("I am main in a.c, g_a = %d.\n", g_a);
	printf("I am main in a.c, g_a = %d.\n", g_b);
	
	
	//func_in_b();		// 直接调用
	
	func_in_a();		// 间接调用
	
	return 0;
}

总结：函数使用的三大要素：函数定义、函数声明、函数调用
1、如果没有定义，只有声明和调用：编译时会报连接错误。undefined reference to `func_in_a’
2、如果没有声明，只有定义和调用：编译时一般会报警告，极少数情况下不会报警告。但是最好加上声明。
3、如果没有调用，只有定义和声明：编译时一般会报警告（有一个函数没有使用），有时不会报警告。这时候程序执行不会出错，只是你白白的写了几个函数，而没有使用浪费掉了而已。

实验：在一个项目的两个.c文件中，分别定义一个名字相同的函数，结果？
编译报错 multiple definition of `func_in_a’
结论：在一个程序中，不管是一个文件内，还是该程序的多个文件内，都不能出现函数名重复的情况，一旦重复，编译器就会报错。主要是因为编译器不知道你调用该函数时到底调用的是哪个函数，编译器在调用函数时是根据函数名来识别不同的函数的。

3.5、跨文件的变量引用
(1)通过实验验证得出结论：在a.c中定义的全局变量，在a.c中可以使用，在b.c中不可以直接使用，编译时报错 error: ‘g_a’ undeclared (first use in this function)
(2)想在b.c中使用a.c中定义的全局变量，有一个间接的使用方式。在a.c中写一个函数，然后函数中使用a.c中定义的该全局变量，然后在b.c中先声明函数，再使用函数。即可达到在b.c中间接引用a.c中变量的目的。
(3)想在b.c中直接引用a.c中定义的全局变量g_a，则必须在b.c中引用前先声明g_a，如何声明变量？ extern int g_a;

extern关键字：
extern int g_a; 这句话是一个全局变量g_a的声明，这句话告诉编译器，我在外部（程序中不是本文件的另一个文件）某个地方定义了一个全局变量 int g_a，而且我现在要在这里引用它，告诉你编译器一声，不用报错了。

问题：
1、我只在b.c中声明变量，但是别的文件中根本就定义这个变量，会怎么样？
答案是编译报错（连接错误）undefined reference to `g_b’
2、我在a.c中定义了全局变量g_a，但是b.c中没有声明g_a，引用该变量会怎么样？
答案是直接报错，未定义
3、在a.c中定义，在b.c中声明，a.c和b.c中都没有引用该变量，会怎么样？
答案是不会出错。只是白白的定义了一个变量没用，浪费了

**结论：**不管是函数还是变量，都有定义、声明、引用三要素。其中，定义是创造这个变量或者函数，声明是向编译器交代它的原型，引用是使用这个变量或函数。所以如果没有定义只有声明和引用，编译时一定会报错。undefined reference to `xxx’

在一个程序里面，一个函数只可以定义一次，引用可以有无数次，声明可以有无数次。因为函数定义或者变量的定义实际上是创造了这个函数/变量，所以只能有一次（多次创造同名的变量会造成变量名重复，冲突；多次创造同名的函数也会造成函数名重名冲突）。声明是告诉编译器变量/函数的原型，在每个引用了这个全局变量/函数的文件之前都要声明该变量/函数

局部变量能不能跨文件使用？
不能。因为局部变量属于代码块作用域。他的作用域只有他定义的那个函数内部。

静态局部变量能不能跨文件使用？
不能。因为本质上还是个局部变量。

3.6、头文件的引入
3.6.1、为什么需要头文件？
从之前可以看到，函数的声明是很重要的。当我们在一个庞大的项目中，有很多个源文件，每一个源文件中都有很多个函数，并且需要在各个文件中相互穿插引用函数。
怎么解决函数的声明问题？靠头文件。

3.6.2、#include包含头文件时，用<>和””的区别
< >用来包含系统自带的头文件，系统自带指的是不是你写的，是编译器或者库函数或者操作系统提供的头文件。
” “用来包含项目目录中的头文件，这些一般是我们自己写的。

3.6.3、防止重复包含头文件
#ifndef A_H
#define A_H
// C语言头文件中的声明
#endif

3.6.4、写程序时，最好不要在头文件中定义变量。因为这时该头文件被多个源文件包含时，就会出现重复定义问题。全局变量的定义就应该放在某个源文件中，然后在别的源文件中使用前是extern声明。

练习题目：C语言中头文件使用的demo

b.c项目：
#include <stdio.h>
#include "a.h"			// 头文件包含

/*
在没有头文件时，需要使用别的.c文件中定义的函数时，都要先在本文件中先去声明该函数的原型，否则编译器要报错。
int add(int a, int b);
int sub(int a, int b);
*/


int main(void)
{
	int a = 23, b = 43;
	
	g_a = 111;
	
	printf("g_a = %d.\n", g_a);
	
	printf("a + b = %d.\n", add(a, b));
}

a.h项目：

#ifndef __A_H__
#define __A_H__

int add(int a, int b);
int sub(int a, int b);

int g_a = 1;		// 不要在头文件中定义变量，这样不好


#endif