求助：C++如何在一个程序中调用其他文件的函数

Question

想实现的功能是在file2.cpp中调用file1.cpp的func1(int x,int y)函数，代码如下：

然后运行file1.cpp没问题，运行file2.cpp就会报错：

有没有人能帮我看看原因o(╥﹏╥)o

Answer 1

你的代码不涉及C/C++互调（这种情况涉及符号mangle，需要extern "C"），也不涉及变量导出（这种情况要头文件声明源代码定义），所以就我所知，你的问题跟extern没有任何关系。

首先明确一点：两个文件都有main函数时尝试互调对方的函数是行不通的，会引发symbol redefined。从你的file1.cpp和file2.cpp都有int main(void)，以及试图单独编译file2.cpp（这是导致符号未定义错误的关键原因）来看，你对多文件联合编译的了解应该是0（对于尝试过这个做法的工程师而言，这种错误实在过于低级，所以我倾向于认为你是新手）。因此我稍微写得细一点。

====一点前提结论====

第一，引用另一个可执行文件的函数是不可能做到的，除非利用一些涉及到信息安全领域的hacker trick（很显然很容易被当成malware，而这也的确是debug和malware中才比较容易见到的做法），涉及到系统底层原理，比较复杂。正常程序不应该这样做。

第二，由于C++的编译过程的特点，没有头文件时使用extern也能正确构建程序。但是，许多CS界大牛说过，人是第一位的，计算机是第二位的，因此，使用头文件进行声明才是常规的做法，这样做比较便于程序员查看和维护你的代码。使用extern而忽略头文件看起来很方便，但是在工程上我个人非常不推荐这么做，除了不方便维护者查看外，还有其他更重要的理由。

====不推荐忽略头文件使用extern的理由====

第一，头文件是两个不同.cpp/.cc/.c编译模块之间的桥梁，使用头文件可以方便快速找到对应实现位置。IDE也依赖头文件来实现方便的查找功能，如果没有头文件，进行refactor等操作会很麻烦，而且由于缺乏header，IDE将无法通过header快速准确地定位引用，这样去refactor可能会出错。

第二，现代工程开发讲究高效，而使用doxygen生成文档无疑成为了高效文档生成的首选。我个人喜欢忽略.cc/.cpp/.c文件，这是因为你的用户查阅文档时只需要关心头文件就好，如果你的设计导致用户不得不查看你的头文件之外的源代码，那说明这个设计耦合性过高，是不合适的设计。如果没有头文件，文档就不得不和私有方法、辅助函数等杂七杂八的函数写在一起，那样的话整个项目的代码会变得一团糟。

第三，这么写很方便，但对于大型工程而言，无疑是坏习惯（原因我们解释过了：文档、公有接口、仅在当前文件有效的辅助函数，各种东西会完全混在一起。对于上千行的工程而言，这种代码无疑是维护者眼中的灾难。而且过上两个月，连编写者自己也会看不懂混乱的代码）。坏习惯是很难改变的，就我看到的学生而言，有很多人被GUI IDE惯坏了，根本不会用CLI，甚至觉得CLI难用。而用惯了VS的有些学生甚至学不会在脱离VS的情况下链接外部库。这些都充分说明了一点：初学者养成坏习惯是很不好的事情。

第四，不用头文件的话，实现闭源商用会比较麻烦。如果你的商业客户听说要用你的库还得自己写extern，那这个合同十有八九谈不成（至少对面的技术员会抱怨）。

当然，怎么写代码最终还是由你自己决定，这些只是建议和经验，并非不可违抗的铁律。

====C++构建大致流程====

C++源程序的构建（build）大致可以分为以下步骤：

1，预编译preprocess，这一步去掉注释并处理井号起始的预处理指令。

2，编译compile，这一步将源码变成中间代码，早期常见的是汇编码。

3，汇编assemble，把中间代码变成二进制可执行代码。到这一步时程序通常还无法执行，因为有些函数只有声明没有定义。

4，链接link，这一步把程序可执行代码组件的各个部分拼起来。

整个过程完全结束后，依然不代表程序可以执行。OS还会把程序装入（load），执行基础的动态链接。到这一步时，所有符号必须具备定义，而且必须只能有一次定义，否则将无法正常启动。

符号（symbol）是C++中的标识符（identifier，主要包括函数名、变量名之类的）转化而来的。我们已经提到过，符号不可以有重复，而C++标识符却是可以重复的，这是因为中途出现了mangle过程。mangle过程一般只对函数名标识符有效，其输出的符号与函数的名称、参数值都有关，有时还附带返回值类型等信息，因此，mangle后的symbol绝对不会重名（因为会导致symbol重名的identifier一定具有相同的参数列表，这样的重载过不了编译，也就不会产生symbol）。

====正确的多文件联合编译手法====

你的问题出在上述过程的第2-3-4步。正确的方法是：多个cpp文件需要分别编译，整体链接。你的做法是把file2.cpp单独编译单独链接，这当然是错误的。Dev-cpp的默认编译器是MinGW（魔改版GNU编译套装），用命令行写出来的话，正确编译流程是这样的：

g++ file1.cpp -o file1.cpp.o -c

g++ file2.cpp -o file2.cpp.o -c

g++ file1.cpp.o file2.cpp.o -o main.exe

（执行之前，你需要把file1.cpp中的main函数删除。否则会报符号重定义。）

解释一下指令的具体含义。g++是调用编译器的指令，-c选项告知编译器只执行1至3步骤（预处理、编译、汇编），不进行汇编。我们不在这里进行汇编的原因已经说过了：多文件联合编译需要单独编译整体链接。-o选项指定输出文件名，我个人习惯输出为.cc.o和.c.o，但其实只要后缀是.o，叫什么名字影响不大。前两条指令将file1.cpp和file2.cpp分别处理到准备链接这一步，第三步把处理好的两个可执行代码文件链接在一起，输出的才是exe可执行文件。（实际上这时的可执行文件符号依然是不全的，除非你采用静态标准库链接。不过编译器一般会选择动态链接库，这意味着OS装载器会在你执行exe时再链接标准库。当然这是题外话了。）

===使用Dev-Cpp构建具有多个文件的项目====

考虑到你可能不熟悉CLI，我这里写个样例工程代码作为例子。例子就采用简单的a+b问题：main.cpp调用add函数，add函数内部计算a和b两个整数的和。

首先，在IDE中选择文件（File）->新建（New）->项目（Project），在窗口中选择空项目（Empty Project），单选框选C++ Project不要选C Project（Dev-Cpp的功能比较局限，实际上我一般用VSCode+Makefile，不用在乎C和C++谁才是重点，是可以混编的，写起代码来比较自由，不过要配置的东西比较多）。项目名称随便写什么。

新建的项目会有一个新的文件，保存在和.dev文件同一目录下，就叫main.cpp即可。写入代码：

#include <iostream>
#include "add.h"
using namespace std;

int main() {
	int a, b;
	cin >> a >> b;
	cout << add(a, b);
}

这是我们的主文件，只有它拥有main函数。

再新建一个文件，IDE会提示Add new file to the current project?（将新文件加入当前项目？），选择yes。文件保存为add.h，写入代码：

#ifndef ADD_H
#define ADD_H 1
// 这个1是什么值、是否存在都无所谓，但我习惯设置为1

int add(int a, int b);

#endif

（我个人比较习惯保存为.hh后缀，不过很多普本的老教授恐怕不吃这套。估计你还是学生，保持普本老教授们的过时作风可能显得很落伍，但至少不会被扣分。）

再新建一个文件，对同样提示仍然选yes，文件保存为add.cpp，写入代码：

#include "add.h"
// 这里也包含，是工程上为了避免写错而约定的做法
// 如果实现的函数原型不小心和头文件写得不一样，IDE中能比较方便地看出问题

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

（如果你需要在add.cpp内cout，别忘了在这里也加上#include<iostream>和using namespace std;）

按下编译运行，输入1 2，输出3，结果符合预期。