C言語 マルチファイル構成

なぜファイルを分けるのか

• 責務の分離 — 数学関数、I/O、データ構造などを別ファイルに分ければ、各機能の理解が容易
• 差分ビルド — 変更した .c だけを再コンパイルすればよい（Makefileが自動判定）
• 再利用 — 同じユーティリティ関数を複数のプロジェクトで使い回せる
• 複数人での開発 — ファイル単位で担当を分けられる

ヘッダ・ソース分離の実例

// 宣言（プロトタイプ）のみを置く
#ifndef MATHUTIL_H
#define MATHUTIL_H

int add(int a, int b);
int mul(int a, int b);
int factorial(int n);

#endif

#include "mathutil.h"

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int mul(int a, int b) {
    return a * b;
}

int factorial(int n) {
    if (n <= 1) return 1;
    return n * factorial(n - 1);
}

#include <stdio.h>
#include "mathutil.h"

int main(void) {
    printf("2+3 = %d\n", add(2, 3));
    printf("4*5 = %d\n", mul(4, 5));
    printf("5! = %d\n", factorial(5));
    return 0;
}

ビルドの流れと gcc オプション

3ファイルを一気にビルド

段階を分けてビルド（差分ビルドの基礎）

よく使う gcc オプション

include guard と extern

include guard が必要な理由

// mathutil.h の冒頭と末尾
#ifndef MATHUTIL_H
#define MATHUTIL_H

/* ヘッダの中身 */

#endif

グローバル変数を共有する（extern）

#ifndef CONFIG_H
#define CONFIG_H

extern int g_verbose;   // 宣言のみ（実体はどこかに）

#endif

#include "config.h"

int g_verbose = 0;      // 実体の定義（唯一1箇所）

Makefile 入門

最小版

# Makefile（ファイル名は必ず大文字M）
# 注意: インデントは必ずタブ文字

app: main.o mathutil.o
	gcc main.o mathutil.o -o app

main.o: main.c mathutil.h
	gcc -c main.c

mathutil.o: mathutil.c mathutil.h
	gcc -c mathutil.c

clean:
	rm -f *.o app

変数と暗黙ルールで短縮

CC      = gcc
CFLAGS  = -Wall -Wextra -O2 -g
OBJS    = main.o mathutil.o
TARGET  = app

$(TARGET): $(OBJS)
	$(CC) $(OBJS) -o $(TARGET)

# .c → .o の変換は暗黙ルールが適用される
# make は自動的に $(CC) $(CFLAGS) -c foo.c -o foo.o を実行

main.o: main.c mathutil.h
mathutil.o: mathutil.c mathutil.h

clean:
	rm -f $(OBJS) $(TARGET)

.PHONY: clean

依存関係の自動生成（発展）

# gcc の -MMD で .d ファイル（依存関係）を生成
CFLAGS += -MMD
-include $(OBJS:.o=.d)

チャレンジ課題