怎么组织构建多文件C语言程序

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包含项目头文件

位于第二部分中的 /* 01 项目包含文件 */ 的源代码如下：

/* main.c - 喵呜喵呜流式编解码器 */.../* 01 项目包含文件 */#include "main.h"#include "mmecode.h"#include "mmdecode.h"

#include 是 C 语言的预处理命令，它会将该文件名的文件内容拷贝到当前文件中。如果程序员在头文件名称周围使用双引号（""），编译器将会在当前目录寻找该文件。如果文件被尖括号包围（<>），编译器将在一组预定义的目录中查找该文件。

main.h 文件中包含了 main.c 文件中用到的定义和类型定义。我喜欢尽可能多将声明放在头文件里，以便我在我的程序的其他位置使用这些定义。

头文件 mmencode.h 和 mmdecode.h 几乎相同，因此我以 mmencode.h 为例来分析。

/* mmencode.h - 喵呜喵呜流编解码器 */  #ifndef _MMENCODE_H#define _MMENCODE_H  #include   int mm_encode(FILE *src, FILE *dst);  #endif /* _MMENCODE_H */

#ifdef、#define、#endif 指令统称为 "防护" 指令。其可以防止 C 编译器在一个文件中多次包含同一文件。如果编译器在一个文件中发现多个定义/原型/声明，它将会产生警告。因此这些防护措施是必要的。

在这些防护内部，只有两个东西：#include 指令和函数原型声明。我在这里包含了 stdio.h 头文件，以便于能在函数原型中使用 FILE 定义。函数原型也可以被包含在其他 C 文件中，以便于在文件的命名空间中创建它。你可以将每个文件视为一个独立的命名空间，其中的变量和函数不能被另一个文件中的函数或者变量使用。

编写头文件很复杂，并且在大型项目中很难管理它。不要忘记使用防护。

喵呜喵呜编码的最终实现

该程序的功能是按照字节进行 MeowMeow 字符串的编解码，事实上这是该项目中最简单的部分。截止目前我所做的工作便是支持允许在适当的位置调用此函数：解析命令行，确定要使用的操作，并打开将要操作的文件。下面的循环是编码的过程：

/* mmencode.c - 喵呜喵呜流式编解码器 */...   while (!feof(src)) {      if (!fgets(buf, sizeof(buf), src))       break;      for(i=0; i> 4;       fputs(tbl[hi], dst);       fputs(tbl[lo], dst);     }   }

简单的说，当文件中还有数据块时（ feof(3) ），该循环读取（feof(3) ）文件中的一个数据块。然后将读入的内容的每个字节分成两个 hi 和 lo 的半字节nibble。半字节是半个字节，即 4 个位。这里的奥妙之处在于可以用 4 个位来编码 16 个值。我将 hi 和 lo 用作 16 个字符串查找表 tbl 的索引，表中包含了用半字节编码的 MeowMeow 字符串。这些字符串使用 fputs(3) 函数写入目标 FILE 流，然后我们继续处理缓存区的下一个字节。

该表使用 table.h 中的宏定义进行初始化，在没有特殊原因（比如：要展示包含了另一个项目的本地头文件）时，我喜欢使用宏来进行初始化。我将在未来的文章中进一步探讨原因。

喵呜喵呜解码的实现

我承认在开始工作前花了一些时间。解码的循环与编码类似：读取 MeowMeow 字符串到缓冲区，将编码从字符串转换为字节

 /* mmdecode.c - 喵呜喵呜流式编解码器 */ ... int mm_decode(FILE *src, FILE *dst) {   if (!src || !dst) {     errno = EINVAL;     return -1;   }   return stupid_decode(src, dst); }

这不符合你的期望吗？

在这里，我通过外部公开的 mm_decode() 函数公开了 stupid_decode() 函数细节。我上面所说的"外部"是指在这个文件之外。因为 stupid_decode() 函数不在该头文件中，因此无法在其他文件中调用它。

当我们想发布一个可靠的公共接口时，有时候会这样做，但是我们还没有完全使用函数解决问题。在本例中，我编写了一个 I/O 密集型函数，该函数每次从源中读取 8 个字节，然后解码获得 1 个字节写入目标流中。较好的实现是一次处理多于 8 个字节的缓冲区。更好的实现还可以通过缓冲区输出字节，进而减少目标流中单字节的写入次数。

/* mmdecode.c - 喵呜喵呜流式编解码器 */...int stupid_decode(FILE *src, FILE *dst){  char           buf[9];  decoded_byte_t byte;  int            i;      while (!feof(src)) {    if (!fgets(buf, sizeof(buf), src))      break;    byte.field.f0 = isupper(buf[0]);    byte.field.f1 = isupper(buf[1]);    byte.field.f2 = isupper(buf[2]);    byte.field.f3 = isupper(buf[3]);    byte.field.f4 = isupper(buf[4]);    byte.field.f5 = isupper(buf[5]);    byte.field.f6 = isupper(buf[6]);    byte.field.f7 = isupper(buf[7]);          fputc(byte.value, dst);  }  return 0;}

我并没有使用编码器中使用的位移方法，而是创建了一个名为 decoded_byte_t 的自定义数据结构。

/* mmdecode.c - 喵呜喵呜流式编解码器 */... typedef struct {  unsigned char f7:1;  unsigned char f6:1;  unsigned char f5:1;  unsigned char f4:1;  unsigned char f3:1;  unsigned char f2:1;  unsigned char f1:1;  unsigned char f0:1;} fields_t;  typedef union {  fields_t      field;  unsigned char value;} decoded_byte_t;

初次看到代码时可能会感到有点儿复杂，但不要放弃。decoded_byte_t 被定义为 fields_t 和 unsigned char 的 联合。可以将联合中的命名成员看作同一内存区域的别名。在这种情况下，value 和 field 指向相同的 8 位内存区域。将 field.f0 设置为 1 也将会设置 value 中的最低有效位。

虽然 unsigned char 并不神秘，但是对 fields_t 的类型定义（typedef）也许看起来有些陌生。现代 C 编译器允许程序员在结构体中指定单个位字段的值。字段所在的类型是一个无符号整数类型，并在成员标识符后紧跟一个冒号和一个整数，该整数指定了位字段的长度。

这种数据结构使得按字段名称访问字节中的每个位变得简单，并可以通过联合中的 value 字段访问组合后的值。我们依赖编译器生成正确的移位指令来访问字段，这可以在调试时为你节省不少时间。

最后，因为 stupid_decode() 函数一次仅从源 FILE 流中读取 8 个字节，所以它效率并不高。通常我们尝试最小化读写次数，以提高性能和降低调用系统调用的开销。请记住：少量的读取/写入大的块比大量的读取/写入小的块好得多。

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