翻译单元

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#翻译单元 #编译单元 #预处理器 #编译器 #c

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本文介绍了C语言中的翻译单元概念，解释了其在编译过程中的作用及如何定义内部连接和外部连接。此外还讨论了代码组织方式以及翻译单元与模块的关系。

1 简述

在C语言术语中，翻译单元指C编译器产生目标文件（object file）的最终输入。在非正式使用情况下，翻译单元也叫编译单元。一个编译单元大致由一个经过C预处理器处理过的源文件组成，意味着由#include指令列出的头文件会被正确的包含进来，由#ifdef指令包含的代码会被包含进来，定义的宏会被展开。

2 上下文

由单元组成的C程序叫源文件（或者叫预处理文件），源文件除了源代码以外，还包括C预处理指令。一个源文件经过预处理器处理后的输出叫做翻译单元。

预处理主要包括将一个源文件中由#include指令声明的文件（通常是头文件，也可能是其它源文件）递归地替换，产生的结果是一个预处理翻译单元。接下来包括对#define指令进行宏展开，对#ifdef指令进行条件编译等等; 这一步便将预处理翻译单元转换成一个翻译单元。编译器从翻译单元产生一个目标文件，目标文件经过后续处理后链接（可能需要其它目标文件）成一个可执行程序。

需要注意的是预处理器是语言无关的，只是一个词法处理器，只在词法分析级别，它并不做语法分析，所以它不能处理具体的C语法。编译单元做为编译器的输入，它将不会看到任何预处理指令，因为在编译之前预处理指令已经被预处理器处理了。一个翻译单元根本上是基于一个文件，实际输入编译器的源代码可能和程序员所看到的大不一样，特别是递归包含的头文件。

3 范围

翻译单元定义了一个范围，大致是文件范围，功能上类似于模块范围；在C术语中称为内部连接，内部连接是C语言中两种连接方式之一。在函数块外声明的名字（函数和变量）仅对该翻译单元可见，称为内部连接，内部连接对链接器不可见。如果名字对其它翻译单元可见，称为外部连接，外部连接对链接器可见。

C语言没有模块的概念。但是单独的目标文件（翻译单元产生的目标文件）功能也像一个独立的模块，如果一个源文件没有包含其它源文件，内部连接（翻译单元范围）可能被认为是包括所有头文件的文件范围。

4 代码组织

大部分工程的代码都是保存在以.c为后缀（c++用.cpp, .c++, 或 .cc，通常用.cpp）的文件中。被包含的文件一般以.h为后缀（c++用.hpp或.hh，在c++中通常用.h比较多），为了避免多个源文件包含头文件产生的名字冲突，头文件中一般不包含函数或变量的定义。头文件可以被其它头文件包含。在项目中，.c文件至少包含一个头文件是标准做法。