何时不在 C 中创建单独的接口 (.h) 和实现 (.c)？

Question

我目前正在过渡到使用 C 语言工作，主要专注于开发大型库。我来自大量基于 C++ 的应用程序编程，尽管我不能声称精通这两种语言。

我很好奇的是，许多流行的开源库何时以及为什么选择不将它们的代码与 .h 文件和相应的 .c 文件以 1-1 的关系分开 - 即使在 .h 文件的情况下也是如此。 c 没有生成可执行文件。

过去，我一直认为以这种方式构建代码不仅在组织方面是最佳的，而且对于链接目的也是如此——而且我不明白 C 语言缺少 OOD 功能会有什么影响影响这一点（更不用说不分离实现和接口也发生在 C++ 库中）。

Answer 1

仅当某些内容包含在多个编译单元中时，您才需要一个单独的 .h 文件。

"keep things local unless you have to share" 智慧的一种形式。

Answer 2

In the past I'd been lead to believe that structuring code in this manner is optimal not only in organization, but also for linking purposes -- and I don't see how the lack of OOD features of C would effect this (not to mention not separating the implementation and interface also occurs in C++ libraries).

在传统的 C 代码中，您总是将声明放在 .h 文件中，将定义放在 .c 文件中。这确实是为了优化编译——原因是，它使每个编译单元占用最少的内存，因为它只有输出代码所需的定义，如果你管理得当，它只有它也需要声明。它还可以很容易地看出您没有违反单一定义规则。

在现代机器中，从没有可怕的构建时间的角度来看，这样做不太重要——机器现在有很多内存。

在 C++ 中，模板文件通常只在 header.
近年来，您也有人尝试使用 so-called "Unity Builds"，其中您有一个包含所有其他源文件的编译单元，并且您可以一次构建它。看这里：The benefits / disadvantages of unity builds?

所以今天，1-1 通信主要是风格/组织方面的事情。

Answer 3

在 C 中没有内在的技术原因来提供成对的 .c 和 .h 文件。当然没有与链接相关的原因，因为在传统的 C 用法中，.c 和 .h 文件都与链接没有任何直接关系。

将与多个 .c 文件相关的声明收集到较少数量的 .h 文件中是完全可能的，并且具有潜在的优势。仅提供一个或少量 header 文件可以更轻松地使用关联库：您无需记住或查找每个函数、类型的声明需要哪些 header，或变量。

然而，这样做至少会产生三个后果：

你很难确定在哪里可以找到集体 header 中声明的函数的实现。
你使你的项目更容易受到大规模重建级联的影响，因为大多数 object 文件依赖于少数 header 中的一个或多个，并且对你的函数签名的更改或添加都影响少数 header 中的一个。
编译器必须花更多的精力来消化一个大的 header 和所有库的声明，而不是消化一个或少量的 header 狭隘地关注给定的特定声明.c 文件，正如@ChrisBeck 观察到的那样。然而，与 C++ 代码相比，这对 C 代码来说往往不是一个问题。

Answer 4

一个非常非常基本但完全现实的场景，其中不需要 .h 和 .c 文件之间的 1-1 关系，甚至是不可取的：

main.h
//A lib's/extension/applications' main header file
//for user API -> obfuscated types
typedef struct _internal_str my_type;
//API functions
my_type * init_resource( void );//some arguments will probably be required
//get helper resource -> not part of the API, but the lib uses it internally in all translation units
const struct helper_str *get_help( void );

现在这个 get_help 函数，正如评论所说，不是库的一部分 API。但是，构成该库的所有 .c 文件都在使用它，并且 get_help 函数在 helper.c 翻译单元中定义。该文件可能如下所示：

#include "main.h"
#include <third/party.h>
//static functions
static
third_party_type *init_external_resource( void )
{
    //implement this
}
static
void cleanup_stuff(third_party_type *p)
{
    third_party_free(p);
}
const struct helper_str *get_help( void )
{
    //implementation of external function
}

好的，这很方便：不添加另一个 .h 文件，因为您只调用了 1 个外部函数。但这并不是不使用单独的头文件的好的理由，对吧？同意。这不是一个很好的理由。

但是：假设您的代码很大程度上依赖于这个第三方库，并且您正在构建的任何组件的每个组件都使用该库的不同部分。 "help" 您 need/want 来自此 helper.c 文件的内容可能有所不同。那时您可以决定创建多个头文件，以控制 helper.c 文件在项目内部的使用方式。例如：你在翻译单元 X 和 Y 中有一些日志记录，这些文件可能包括这样的文件：

//specific_help.h
char * err_to_log_msg(int error_nr);//relevant arguments, of course...

虽然一个文件不接近输出，但是，例如，管理线程安全或信号，可能想要调用 helper.c 中的一个函数，以在检测到某些事件时释放一些资源（信号、击键、鼠标事件……等等）。此文件可能包含一个头文件，如：

//system_help.h
void free_helper_resources(int level);

所有这些头文件 link 返回到 helper.c 中定义的函数，但您最终可能会为单个 c 文件得到 10 个头文件。

一旦你有了这些不同的头文件来公开一系列功能，你可能最终会向这些头文件中的每一个添加特定的 typedef，这取决于这两个组件如何交互......嗯，无论如何，这是一个品味问题。

许多人只会选择一个头文件与 helper.c 文件一起使用，并将其包含在内。他们可能不会使用他们有权访问的一半功能，但他们需要担心的文件会更少。
另一方面，如果其他人开始修改他们的代码，他们可能会想在某个不属于的文件中添加函数：他们可能会在 signal/event 处理文件中添加日志记录函数，反之亦然

最后：运用你的常识，不要暴露太多。删除 static 关键字很容易，如果确实需要，只需将原型添加到头文件即可。

何时不在 C 中创建单独的接口 (.h) 和实现 (.c)？

When to not create a separate interface (.h) and implementation (.c) in C?

c++

c

libraries

implementation

organization