阶段	特征	优点	局限
单体程序	所有功能集中在一个整体中	简单、直接	耦合严重，维护困难
结构化编程	控制结构清晰，函数化编程	提高代码质量	缺乏模块边界
模块化编程	组织代码为模块，隐藏内部细节	易维护、易复用	需良好设计

🛠️ 模块化项目实战：用 C 语言构建一个小型工具集

在模块化编程理念中，程序被拆分为多个功能单一的“模块”，每个模块负责一部分逻辑，并通过头文件暴露接口。相比将所有代码写在一个 .c 文件里，模块化可以：

降低耦合度，便于协作开发；
提高可维护性；
支持增量构建和测试；
为大型项目的可扩展性打下基础。

示例：编写一个简单的数学库

假设我们要开发一个包含基本运算的工具库 mathutils，它包含两个模块：

mathutils.h：公共头文件，声明模块接口；
add.c：加法实现；
mul.c：乘法实现；
main.c：调用工具库的主程序。

目录结构如下：

project/
├── main.c
├── mathutils.h
├── add.c
└── mul.c

每个模块只负责一个功能，头文件 mathutils.h 如下：

#ifndef MATHUTILS_H
#define MATHUTILS_H

int add(int a, int b);
int mul(int a, int b);

#endif

实现文件：

#include "mathutils.h"
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}
// mul.c
#include "mathutils.h"
int mul(int a, int b) {
    return a * b;
}

主程序：

#include <stdio.h>
#include "mathutils.h"

int main() {
    printf("2 + 3 = %d\n", add(2, 3));
    printf("4 * 5 = %d\n", mul(4, 5));
    return 0;
}

编译过程详解（基于 GCC）

模块化项目的编译可以分为以下几个步骤：

预处理（Preprocessing） 替换头文件中的声明和宏定义。 gcc -E main.c -o main.i
编译（Compilation） 将源文件转为汇编代码，再转为目标文件（.o）。 gcc -c main.c add.c mul.c
静态链接（Static Linking） 将所有目标文件和标准库连接，生成可执行文件。 gcc main.o add.o mul.o -o app
运行： ./app 输出：
```
2 + 3 = 5
4 * 5 = 20
```

Makefile 构建自动化

# Makefile
CC = gcc
OBJS = main.o add.o mul.o
TARGET = app

all: $(TARGET)

$(TARGET): $(OBJS)
  $(CC) -o $@ $^

%.o: %.c
  $(CC) -c $< -o $@

clean:
  rm -f $(OBJS) $(TARGET)

使用 make 命令即可自动完成编译和链接，修改单个文件也只会重新编译对应模块。

动态连接与可维护性

若将 add 和 mul 模块编译为共享库（.so），其他程序也可引用，避免重复打包，支持模块热更新：

gcc -fPIC -c add.c mul.c
gcc -shared -o libmathutils.so add.o mul.o
gcc main.c -L. -lmathutils -o app

模块化编译的好处总结

解耦合： 每个模块职责明确、易于替换和扩展；
加快构建： 改动只需编译部分源文件；
便于测试： 可独立测试每个模块；
利于复用： 公共模块可以被多个项目引用。

📎 参考文档： 《编译器的工作过程》

# 软件开发发展历程（一）

从单体程序到模块化 —— 软件架构的起点

一、软件的起源：单体程序（Monolithic Programs）

1.1 背景：最早的计算机程序

1.2 特点

二、结构化编程的出现（Structured Programming）

2.1 背景

2.2 核心思想

三、模块化编程的兴起（Modular Programming）

3.1 为什么需要模块化？

3.2 模块化设计原则

3.3 代表性语言/系统

四、单体架构的延续与局限性

4.1 单体架构的优点

4.2 单体架构的缺点

五、为下一阶段埋下种子

📝 总结