C语言多文件编译、链接的原理

在讲解 extern 和 static 关键字的时候，我们已经给出了几个简单的多文件编程的例子，现在不妨再看一个例子。

main.c 源码：

#include <stdio.h>
#include <conio.h>
// 也可以不写 extern；为了程序可读性，建议写上
extern long sum(int, int);
// 必须写 extern
extern char* OS;
int main()
{
    int n1 = 1, n2 = 100;
    printf("从%d加到%d的和为%ld [By %s]", n1, n2, sum(n1, n2), OS);
    getch();
    return 0;
}

module.c 源码：

#include <stdio.h>
// 当前操作系统
char *OS = "Windows 7";
long sum(int fromNum, int endNum){
    int i;
    long result = 0;
    // 参数不符合规则，返回 -1
    if(fromNum<0 || endNum<0 || endNum<fromNum){
        return -1;
    }
    for(i=fromNum; i<=endNum; i++){
        result += i;
    }
    // 返回大于等于0的值
    return result;
}

运行结果：从1加到100的和为5050 [By Windows 7]

这个程序，我们按照“编译 --> 链接 --> 运行”的步骤来生成，不要按 F5 或者 F7（对于 Visual C++）直接生成 exe。如果已经生成，可以清理掉相关文件。

注意：一个程序有且只能有一个 main() 函数，即使它有多个源文件。main() 函数是程序的入口函数，双击运行程序时就从这里开始执行。

编译和链接的原理

对于C，首先要把源文件编译（Compile）成目标文件（Object File），也就是Windows下的 .obj 文件。然后再把单个或多个 Object File 合并成可执行文件，也就是Windows下是 .exe 文件，这个动作叫作链接（Link）。

编译时，编译器需要检查语法是否正确，函数、变量的声明是否正确；只有函数、变量的声明但没有定义是完全正确的。函数声明是告诉编译器该函数已经存在，但是入口地址还未确定，暂时在此做个标记，链接时编译器会找到函数入口地址，并将标记替换掉。

这些都校验通过，编译器就可以编译出中间目标文件。一般来说，编译是针对单个源文件的，多个源文件需要编译多次，每个源文件都会生成一个对应的目标文件。

编译产生的 .obj 文件已经是二进制文件，与 .exe 的组织形式类似，只是有些函数的入口地址还未找到，程序不能执行。链接的作用就是找到函数入口地址，将所有的源文件组织成一个可以执行的二进制文件。

链接时，主要是链接函数和全局变量。链接器并不管函数或变量所在的源文件，只管中间目标文件（Object File）。

总结一下：源文件首先会生成中间目标文件，再由中间目标文件生成可执行文件。在编译时，编译器只检测程序语法、函数声明、变量声明是否正确。如果函数未被声明，编译器会给出一个警告，但可以生成Object File。而在链接程序时，链接器会在所有的Object File中找寻函数的实现，如果找不到，那到就会报链接错误码（Linker Error），在VC下，这种错误一般是 Link 2001 错误，意思说是说，链接器未能找到函数的实现。你需要指定函数的Object File。

一步一步生成 exe 文件

知道了编译链接的原理，接下来我们使用VC一步步的生成 .exe 文件。

首先切换到 main.c 面板，按下 Ctrl+F7 键（编译），打开项目目录下的 Release 或 Debug 文件夹，可以看到多出了一个 main.obj 文件，这就是 main.c 生成的目标文件。

再切换到 module.c 面板，进行同样的操作，会生成 module.obj 文件，至此编译完毕（所有的源文件都编译过了）。

最后，按下 F7 键（链接），就生成了 main.exe，双击运行就可以看到上面的输出结果了。