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C語言程式模組稱為「函式」：模組化設計的核心單元

編輯：C 語言問答

標準術語：模組 = 函式

C 語言**無模組/包/命名空間/類別**等高級模組化機制，**函式是唯一的模組化單元**。

**編譯單元** (Translation Unit) = 一個 `.c` 檔 + 其包含的所有 `.h` — 物理模組化邊界。
**函式** = 邏輯模組化單元 — 內聚單一功能、介面為原型宣告 (`.h`)、實作隱藏 (`.c`)、透過連結器組合。

模組化設計原則在 C 中的落地

原則	C 語言實踐
高內聚	每個函式只做一件事 (Single Responsibility) — `int read_int(FILE)`、`void sort_int(int, size_t)`、`bool write_png(const char, const Image)`
低耦合	介面最小化：`.h` 只暴露必要原型、不透明型別 (`struct Foo;`)、不暴露內部結構/巨集/靜態函式
資訊隱藏	`static` 修飾內部函式/全域變數 — 編譯單元私有，連結器不可見
介面與實作分離	`.h` = 契約 (API)，`.c` = 實現 — 多實現可替換 (如 `alloc_posix.c` / `alloc_win32.c` / `alloc_pool.c`)
單一進入點	庫初始化/清理函式 `lib_init()`/`lib_cleanup()` — 避免全域建構子順序問題

標準專案結構範例

my_lib/
├── CMakeLists.txt
├── include/
│   └── my_lib/
│       ├── api.h          // 公開介面：型別前向宣告、函式原型、常數、錯誤碼
│       └── config.h       // 編譯期配置 (可選)
├── src/
│   ├── api.c              // 公開函式實作
│   ├── internal.h         // 內部共用：靜態函式原型、內部結構、巨集
│   ├── module_a.c         // 子模組 A 實作
│   └── module_b.c         // 子模組 B 實作
├── tests/
│   ├── test_api.c
│   └── CMakeLists.txt
└── examples/
    └── basic_usage.c

關鍵技巧：不透明指標實現真正封裝

// include/my_lib/api.h
#ifndef MY_LIB_API_H
#define MY_LIB_API_H

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

typedef struct MyContext MyContext;  // 不透明型別：僅前向宣告，定義隱藏在 .c

// 建構/銷毀
MyContext* my_create(const char* config_path);
void my_destroy(MyContext* ctx);

// 核心功能
int my_process(MyContext* ctx, const void* input, size_t len, void** output, size_t* out_len);

// 錯誤碼
#define MY_OK 0
#define MY_EINVAL -1
#define MY_ENOMEM -2
#define MY_EIO -3

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

// src/api.c
#include "my_lib/api.h"
#include "internal.h"

struct MyContext {  // 完整定義僅在 .c 可見
    int fd;
    void* buffer;
    size_t buf_size;
    Config cfg;
};

MyContext* my_create(const char* config_path) {
    MyContext* ctx = calloc(1, sizeof(MyContext));
    if (!ctx) return NULL;
    if (load_config(config_path, &ctx->cfg) != 0) { free(ctx); return NULL; }
    ctx->buf_size = ctx->cfg.buffer_size;
    ctx->buffer = malloc(ctx->buf_size);
    if (!ctx->buffer) { free(ctx); return NULL; }
    return ctx;
}

void my_destroy(MyContext* ctx) {
    if (!ctx) return;
    free(ctx->buffer);
    free(ctx);
}
// ...

**效果**：使用者**完全無法存取 `MyContext` 內部欄位**，只能透過 API 操作 — 修改內部結構**不需重新編譯使用者代碼**，實現真正的二進制相容 (ABI 穩定)。