翻訳単位

ソースファイルに前処理を施した単位を，翻訳単位 (translation unit) と言います。

次のプログラムは，複数の翻訳単位から成るプログラムの例です。
tree.h, tree.c には，2 分木に関係するユーザ定義型や関数が定義されています。
main.c では，右図の 2 分木の高さを求めています。

/* tree.h */

/* 2 分木のノードを表す構造体 */
typedef struct node {
    int value;
    struct node *left, *right;
} Node, *Tree;

/* 2 分木の高さを返す関数 */
int height(Tree);

/* tree.c */
#include "tree.h"

int height(Tree t)
{
    int l = 0, r = 0;
    if (t->left)  l = height(t->left) + 1;
    if (t->right) r = height(t->right) + 1;
    return l > r ? l : r;
}

/* main.c */
#include <stdio.h>
#include "tree.h"

int main(void)
{
    Node a, b, c;
    a.value = 1; a.left = &b;   a.right = NULL;
    b.value = 2; b.left = NULL; b.right = &c;
    c.value = 3; c.left = NULL; c.right = NULL;
    printf("%d\n", height(&a));  /* 出力: 2 */
    return 0;
}

分割コンパイル

C のソースファイルは，上図の工程を経て実行可能ファイルにコンパイルされます。
大規模なプログラムでは，前処理，(狭義の) コンパイルと，リンクとを別々に行う，分割コンパイルが行われます。

GCC で上記プログラムを分割コンパイルする実行例を次に示します。

% ls
hoge.c  piyo.c  piyo.h
% gcc -c hoge.c
% gcc -c piyo.c
% ls
hoge.c  hoge.o  piyo.c  piyo.h  piyo.o
% gcc hoge.o piyo.o
% ls
a.out  hoge.c  hoge.o  piyo.c  piyo.h  piyo.o

関数プロトタイプの役割

ヘッダファイルには，関数のプロトタイプ宣言を始め，定数や構造体などの定義が書かれます。

関数のプロトタイプ宣言は，コンパイラが型のチェックを行うために必要です。
上のプログラムでは，関数 func2 に誤った型の引数を渡していますが，関数プロトタイプがないため，コンパイラはその誤りを発見できません (関数プロトタイプがないとの警告は出ます)。

インクルードガード

ヘッダファイルが多重にインクルードされるのを防ぐため，しばしばヘッダファイルの内容全体を #ifndef - #endif で防護することがあります。

#ifndef _HOGE_H_
#define _HOGE_H_

/* ヘッダファイルの内容 */

#endif