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シングルコンパイルユニット（SCU）は、 CおよびC++言語のプログラミング手法であり、複数のファイルにまたがるプログラムのコンパイル時間を短縮します。具体的には、コンパイラが共有ヘッダーファイル、定義、テンプレートのデータを保持できるようにすることで、各ファイルごとにそれらを再作成する必要がなくなります。これはプログラム最適化の一例であり、モジュール型プログラミングの実装形式と見なすことができます。この手法は、プログラム全体またはソースファイルのサブセットに適用できます。プログラム全体に適用する場合は、ユニティビルドとも呼ばれます。[ 1 ]
C/C++のコンパイルモデル（正式には「翻訳環境」）では、個々の.c / .cppソースファイルが翻訳単位にプリプロセスされ、その後コンパイラによって複数のオブジェクトファイル（.oまたは.obj ）に個別にコンパイルされます。これらのオブジェクトファイルはリンクされて、単一の実行可能ファイルまたはライブラリが作成されます。しかし、この方法では共通のヘッダーファイルに対して複数回の処理が行われ、C++では異なる翻訳単位で同じテンプレートが複数回インスタンス化されることになります。
シングルコンパイルユニットの手法では、リンク時ではなくコンパイル時にプリプロセッサディレクティブを使用して、異なる翻訳ユニットを「接着」します。これにより、重複がなくなるため全体のビルド時間が短縮されますが、入力ファイルが1つでも変更されるとユニット全体を完全に再構築する必要があるため、増分ビルド時間（SCUに含まれるソースファイルのいずれか1つに変更を加えた後に必要となる時間）が増加します。[ 2 ]したがって、この手法は、重複が大きい（多くの、またはコストのかかる共通ヘッダーやテンプレート）変更頻度の低いソースファイルのセット、または頻繁に変更される共通ヘッダーやテンプレートをすべて含んでいるなど、頻繁に一緒に再コンパイルする必要があるソースファイルに適しています。[ 3 ]これは、ほとんど変更されないかまったく変更されないヘッダーやC++モジュール（ C++20で追加）に最適なプリコンパイル済みヘッダーの使用に似ています。
SCUのもう一つの欠点は、すべてのソースファイルを1つのプロセスで順番にコンパイルする逐次処理であるため、個別のコンパイル（distccなどのプログラムを使用）のように並列化できないことです。したがって、SCUでコンパイルを並列化するには、明示的なパーティショニング（手動によるパーティショニング、または複数のユニットへの「シャーディング」）が必要です。
SCUは、最適化コンパイラがリンク時の最適化を必要とせずにプロシージャ間最適化を実行できるようにするため、インライン化などの最適化が可能になり、例外、副作用、レジスタ割り当てによる暗黙的なコード肥大化を回避するのに役立ちます。これらの最適化は、多くのコンパイラでは独立コンパイルのため不可能な場合が多く、コンパイル中に各翻訳ユニットで個別に最適化が行われますが、「ダムリンカ」はオブジェクトファイルをリンクするだけで、それ自体では最適化を行わないため、翻訳ユニット間のプロシージャ間最適化は不可能です。
例えば、Foo.cppとBar.cppというソースファイルが存在する場合、それらを以下のように単一のコンパイル単位に配置することができます。
#include "Foo.cpp" #include "Bar.cpp"Foo.cppとBar.cppが以下のようになっているとします。
// Foo.cpp #include <iostream> // 大きな標準ヘッダー#include "Bar.h" // クラス 'Bar' の宣言// クラス Foo の完全な定義をここに記述しますclass Foo : public Bar { public : // ... };// 関数 'main' の定義int main () { Foo foo ; foo . qux (); }// Bar.cpp #include <iostream> // 同じ大きな標準ヘッダー#include "Bar.h" // クラス Bar の宣言内容void Bar::qux () const noexc { // ... }これで標準ヘッダーファイル（<iostream>）は一度だけコンパイルされ、クラスとBarが別のソースファイルからであってもBar::qux()関数にインライン化される可能性があります。main()