c语言入门27，多文件编程，extern和static关键字

前面两节介绍的 C语言“伪类”和宏定义，在较大的项目中都是非常实用的。实际上，程序员的工作就是把一个较复杂的需求，分解成若干个较独立的模块，然后继续把每个模块分解成若干更简单的工作，并编写代码逐个实现，最后再合并完成需求。在实际开发中，每一个独立模块单独占用一个文件是合适的。本节将介绍 C 语言的多文件编程。

例如在某个项目中，text.c 负责处理文本，picture.c 负责处理图片，video.c 负责处理视频。整个项目的构成一目了然，维护很方便。

还是像以前一样，我们从实例出发，建立 fun.c 文件，我们自定义的函数都在此文件编写。再建立 main.c 文件，main 函数编写在此文件中，请看下图：

然后在 fun.c 文件里定义 add 函数和全局变量 cnt：

// fun.c
int cnt = 0;
int add(int a, int b)
{
    printf("add cnt: %d\n", cnt++);
    return a+b;
}

再在 main.c 文件里的 main 函数中调用 add 函数：

// main.c
#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("3+4=%d\n", add(3, 4));
    printf("3+7=%d\n", add(3, 7));
    return 0;
}

编译执行，输出结果如下。

虽然程序按照预期执行了，但是应该能在编译时发现有警告信息：

...\hello\main.c|5|warning: implicit declaration of function 'add' [-Wimplicit-function-declaration]|

int add(int, int);

所幸编译器“推测”正确，因此程序得以正常执行。

C 语言编译器为什么需要函数原型？

这是因为编译器必须知道函数的参数类型和个数，以及返回值的类型，才能知道该生成什么样的指令。那，为什么不从函数调用的隐式声明中“推测”呢？这是因为并不是所有情况编译器都能“推测”正确的，一旦编译器“推测”错误，要么程序无法编译通过，要么无法得到预期结果。

例如，add 函数的形参都是 int 型的，实际上我们也能传入 char 型实参，这时编译器就无法获得正确的参数类型了。对于 printf 这种参数可变的函数，编译器就更不能确定它的参数类型了。另外，函数的返回值类型，编译器也往往无法正确获得。既然如此，为什么编译器不自己去搜索函数的定义呢？这是因为编译器不知道去哪里找，例如我们在 main.c 里调用的 add 函数在 fun.c 里，编译器又怎么会知道呢？

extern 和 static 关键字

extern 的字面意思是“外部的”，它也是 C 语言中的一个关键字，表示“外部符号”。你已经知道 C 语言编译器需要知道函数的原型，所以在 main.c 中，正确的做法应该是：

#include <stdio.h>
extern int add(int a, int b);
// 或 int add(int a, int b);
int main()
{
    char i = 7;
    printf("3+4=%d\n", add(3, 4));
    printf("3+7=%d\n", add(3, i));
    return 0;
}

这样编译器就知道 add 函数的原型了，也知道它来自于外部文件。实际上，函数声明中的 extern 也可以不写，不过不写 extern 仍然表示 add 函数是外部符号。

应该注意到 fun.c 文件里有个全局变量 cnt，我们能否在 main.c 中使用呢？答案是肯定的，使用 extern 引入定义就可以了。

extern int cnt;

引入外部变量时，extern 不能省略。extern int cnt; 不是定义变量，因此不会为 cnt 分配空间。另外，在 fun.c 中，我们可以把 cnt 初始化为 0 :

int cnt = 0;

而在 main.c 中，则不能再对 cnt 做初始化，下面这种做法是非法的，编译器会报错：

extern int cnt = 1;     //非法

如果不写 extern，意思就变了，int cnt；显然表示定义了一个变量。

如果不希望外界使用本文件里定义的函数，或者变量，该怎么办呢？答案是使用 static 关键字。以前我们使用过 static 来定义静态变量，它其实还表示变量或者函数属于“内部符号”，有 static 修饰的全局变量和函数在外部文件中都是不可见的。

// fun.c
static int cnt = 0;
static int add(int a, int b)
{
    printf("add cnt: %d\n", cnt++);
    return a+b;
}

这时，cnt 和 add 函数只能在 fun.c 文件中使用，在 main.c 中即使使用 extern 也是不能访问 cnt 和 add 函数的。

有了 extern 和 static 关键字，我们在不同的文件里定义不同的模块时，就能方便的控制变量或者函数的访问范围了。

可是还有问题啊，如果 add 函数可以被外部访问，还有 A 模块也需要用到 add 函数，那我们就需要再在 A 模块里 extern add 函数。如此一来，以后只要有模块需要用到 add 函数，就需要 extern 一次，这不是太啰嗦了吗？的确，所幸 C 语言中还有 头文件，限于篇幅，接下来再介绍。