本文介绍模块化程序设计(多文件编程)的概念及相关用法示例。 1. 概述
模块化程序设计是指在进行程序设计时,将一个大程序按照功能划分为若干小程序模块,每个小程序模块完成一个确定的功能,然后在这些小程序模块之间建立必要的联系,通过这些小程序模块的互相协作,完成整个大程序功能的程序设计方法。 这里需要说明的是,模块化程序设计(开发)并非专指多文件编程,模块化程序设计(开发)的重点在于小功能模块的设计和协作,多文件编程只是将(一个或多个)“小程序模块”打包在单独的文件中,以文件的形式进行呈现,形成了多文件的编程形式。 本文重点介绍多文件编程的方法。 2. 多文件编程的方法本文介绍两种多文件编程的方法,示例程序架构是:主函数中调用fileA.cpp中定义的函数funA()和fileB.cpp中定义的函数funB()。 在这里举一个简单的示例,相关的示例代码如下: fileA.h #include <iostream>using namespace std;int funA(); fileA.cpp #include "fileA.h"int funA(){cout << "This is funA in fileA.cpp print out!" << endl;return 0;} fileB.h #include <iostream>using namespace std;int funB(); fileB.cpp #include "fileB.h"int funB(){cout << "This is funB in fileB.cpp print out!" << endl;return 0;} main.cpp #include "fileA.h"#include "fileB.h"int main(){// 调用函数funA,函数funA在fileA.cpp中进行定义funA();// 调用函数funB,函数funA在fileA.cpp中进行定义funB();return 0;} 2.1 方法1:直接编译包含模块功能的c/cpp文件此方法下,主函数文件与功能模块(函数)文件之间的调用关系如下图:
对于示例代码文件,进行多文件编程,编译命令如下: g++ -o main main.cpp fileA.cpp fileB.cpp 运行生成的main程序,结果如下:
总结:本方法通过在编译时直接包含cpp文件的形式,将主函数与相关的模块连接在了一起,在主函数中成功调用了函数funA()和函数funB(),实现了模块间的协作。 2.2 方法2:使用共享库此方法下,主函数文件与功能模块(函数)文件之间的调用关系如下图:
在使用共享库的场景下,我们需要先编译生成功能模块的共享库,编译命令如下: g++ -shared -fPIC -o libfileA.so fileA.cppg++ -shared -fPIC -o libfileB.so fileB.cpp 运行上述编译命令后,会生成两个共享库:libfileA.so和libfileB.so。 我们在编译过程中,通过关联共享库,建立主函数与相应功能模块的关联关系,编译命令如下: g++ -o main main.cpp -L . -lfileA -lfileB 说明:“-L”选项指定共享库的位置;“-l”选项指定了共享库的名字;在运行生成的main程序之前,还需要指定程序运行时连接的共享库的路径(有多种方法可以使用,例如设置环境变量LD_LIBRARY_PATH的值),对于编译及连接的相关知识,本文中不进行详述,大家可参考相关文档了解详情。 运行生成的main程序,结果如下: 总结:本方法通过在编译时指定共享库的形式,将主函数与相关的模块连接在了一起,在程序运行时,再根据设置的共享库的路径(例如设置环境变量LD_LIBRARY_PATH的值),去寻找funA()与funB()的具体定义,最终实现了模块间的协作。——————————————————— 分割线 ————————————————————— 说明:在实际的软件开发过程中,我们基本上都会使用“方法2(共享库)”进行模块化程序开发,因为使用共享库有如下优点: 共享库的函数在编译的时候并没有被编译进目标代码中,所以编译生成的程序不会太大;
共享库是独立于应用程序存在的,因此,用新版本的共享库替旧版本的共享库时,工作变得非常容易;
在软件开发过程中,厂商通常只提供头文件(.h)和共享库(.so)供开发者使用,这样开发者能够调用头文件中提供的接口,使用相应的功能,但是却看不见模块功能的具体源码,最终达到在提供模块功能的同时又保证了对模块功能的封装。
|