码医森

27 课多文件和 Makefile工程管理

一、C++ 多文件编程 9

1. 引入：为什么要使用多文件编程？ 1

代码规模: 随着项目的规模扩大，将所有代码放在一个文件中会变得难以维护和理解。
模块化: 多文件编程允许将代码分解成独立的模块，提高代码的可重用性和可维护性。
协作开发: 多个开发者可以独立开发不同的模块，然后将它们组合在一起。
编译效率: 只需重新编译修改过的文件，提高编译效率。

示例： 假设我们要开发一个计算器程序，可以将其分解成以下模块：

calculator.cpp: 主程序文件，负责用户交互和调用其他模块。
addition.cpp: 加法模块，实现加法运算。
subtraction.cpp: 减法模块，实现减法运算。

2. 头文件和源文件 3

头文件 (.h):
- 声明函数、类、变量等，提供接口信息。
- 使用 #include 指令包含在其他文件中。
- 避免在头文件中定义变量或函数，会导致重复定义错误。
- 使用 #ifndef、#define、#endif 预处理指令防止头文件重复包含。

示例：addition.h

c++

#ifndef ADDITION_H
#define ADDITION_H

int add(int a, int b);

#endif

源文件 (.cpp):
- 包含头文件。
- 定义函数、类、变量等，实现具体功能。

示例：addition.cpp

c++

#include "addition.h"

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

3. 声明与定义 2

声明: 告诉编译器某个函数、类或变量的存在，但不提供具体实现。
定义: 提供函数、类或变量的具体实现。

示例：

c++

// 声明
int add(int a, int b);

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

4. 编译和链接 3

编译: 将每个源文件编译成目标文件 (.o)。
链接: 将多个目标文件和库文件链接成可执行文件。

示例 (使用 g++ 编译器):

bash

g++ -c addition.cpp -o addition.o
g++ -c subtraction.cpp -o subtraction.o
g++ -c calculator.cpp -o calculator.o
g++ calculator.o addition.o subtraction.o -o calculator

二、Makefile 15

1. 引入：什么是 Makefile？1

Makefile 是一个文本文件，描述了项目中文件之间的依赖关系和编译规则。
使用 make 工具可以根据 Makefile 自动编译项目。
提高编译效率，简化编译过程。

2. Makefile 基本语法4

目标 (target): 要生成的文件或执行的操作。
依赖 (dependencies): 生成目标文件所依赖的其他文件。
命令 (commands): 生成目标文件需要执行的命令，必须以 Tab 键开头。

基本格式:

makefile

target: dependencies
<Tab>commands

示例:

makefile

calculator: calculator.o addition.o subtraction.o
<Tab>g++ calculator.o addition.o subtraction.o -o calculator

calculator.o: calculator.cpp
<Tab>g++ -c calculator.cpp -o calculator.o

addition.o: addition.cpp addition.h
<Tab>g++ -c addition.cpp -o addition.o

subtraction.o: subtraction.cpp subtraction.h
<Tab>g++ -c subtraction.cpp -o subtraction.o

3. 变量3

定义变量: variable = value
使用变量: $(variable)

示例:

makefile

CXX = g++
CXXFLAGS = -Wall -g

calculator: calculator.o addition.o subtraction.o
<Tab>$(CXX) $(CXXFLAGS) calculator.o addition.o subtraction.o -o calculator

# ... 其他规则 ...

4. 自动化推导规则 2

make 工具可以根据文件后缀自动推导编译规则。

示例:

makefile

CXX = g++
CXXFLAGS = -Wall -g

calculator: calculator.o addition.o subtraction.o
<Tab>$(CXX) $(CXXFLAGS) $^ -o $@

# ... (不需要手动编写 .o 文件的规则) ...

5. 常用特殊目标 (10分钟)

clean: 清理生成的文件
all: 编译所有目标

示例:

makefile

# ... 其他规则 ...

clean:
<Tab>rm -f *.o calculator

all: calculator

6. 一个简易的Makefile 模板 3

makefile

# 可执行文件名
TARGET = myprogram

# 源文件
SOURCES = main.cpp file1.cpp file2.cpp

# 对象文件
OBJECTS = $(SOURCES:.cpp=.o)

# 编译器
CXX = g++

# 编译选项
CXXFLAGS = -Wall -g -std=c++11

# 链接选项
LDFLAGS = 

# 默认目标
all: $(TARGET)

# 链接规则
$(TARGET): $(OBJECTS)
<Tab>$(CXX) $(LDFLAGS) $(OBJECTS) -o $@

# 编译规则
%.o: %.cpp
<Tab>$(CXX) $(CXXFLAGS) -c $< -o $@

# 清理规则
clean:
<Tab>rm -f $(OBJECTS) $(TARGET)

.PHONY: all clean

作业

根据以上知识，尝试编写一个 Makefile 来编译一个简单的 C++ 项目，包含至少两个源文件和一个头文件。

总结:

多文件编程是大型 C++ 项目开发的必要手段。
Makefile 可以自动化编译过程，提高开发效率。
掌握 Makefile 的基本语法和常用技巧，可以更好地管理 C++ 项目。

(1) main.cpp, 2个 cpp文件，2 个头文件

(2) 简易模板

(3) 可以增加一些注释

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一、C++ 多文件编程 9 ​

二、Makefile 15 ​

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一、C++ 多文件编程 9

二、Makefile 15

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