02 如果没有头文件，C/C++ 的世界将会怎样

2023-03-13 08:59| 来源: 网络整理| 查看: 265

0、前言

C/C++ 关于头文件的基本用法，大家应该都很清楚了。比如在 xx.h 中声明一个函数，声明一个结构体类型，定义一个宏等，然后在 xx.c 定义头文件中的函数、使用头文件中定义的结构体类型、宏等。可是，各位有没想过以下两个问题：

可以不要头文件吗？头文件在程序的编译、链接过程中扮演了什么样的角色呢？1、几个简单的例子

例 1:

// xx1.c void f1(){}; void main() { f1(); }

在 xx1.c 文件中，定义了一个函数 f1，然后在主函数 main 中调用了它，这个程序没有问题。但是，如果你一不小心写成了下面这种形式：

例 2：

// xx1.c void main() { f1(); }; void f1() {}

那么，编译器在第一次看到 f1 的时候，它不会报错，它认为在该源文件的后面会找到这个函数的详细信息，所以它记录下这个函数。但是编译器必须得知道这个函数的返回类型，它会假设 f1 返回 int。等到编译器看到实际函数时，返回的却是 void，这时就会报出“函数类型冲突”的错误。此时，解决方法除了把 f1 定义放在 main 之前外，还可以写成下述形式，

例 3：

// xx1.c void f1(); // 函数声明 void main() { f1(); }; void f1() { }

现在，假如有个项目工程，里面涉及的函数个数成千上万，你总不能把所有函数都定义在一个文件中吧，于是，你给分成了两个 C 文件 xx1.c 和 xx2.c

例 4：

// xx1.c void f1() { f2(); } // xx2.c void f2() { }

这个例子中，f1 要调用 f2，编译器扫到这里的时候需要知道 f2 的函数原型或者定义，会遇到例3 同样的问题。

很显然，如果没有 C 文件，大型 C 语言项目开发将会变得寸步难行。于是，我们引入了头文件。

3、头文件带来的好处

对于每个 xx.c 文件，我们都写一个与之对应的 xx.h 文件，头文件用于函数的声明，c 文件中实现函数。如果某个 xx1.c 文件中要调用 xx2.c 中的某个函数，只需要包含 xx2.h 就可以了。

例 5：

// xx1.h void f1(); // xx1.c include "xx2.h" void f1() { f2(); } // xx2.h void f2(); // xx2.c void f2() { }

编译器是怎么处理源文件和头文件的呢？

编译器在编译时是以 C 文件为单位进行的，也就是说如果你的项目中一个 C 文件都没有，那么你的项目将无法编译，每个 C 文件编译完生成目标文件 .o，链接器以目标文件为单位，再将一个或多个目标文件进行函数与变量的重定位，生成最终的可执行文件。

编译器处理 C 文件时，首先读到的是 include 头文件包含语句，然后，将那个头文件里的内容原封不动地复制到当前 C 文件。

xx.h 声明的函数一定要在 xx.c 中定义吗？

答案是否定的。假如某个 C 文件里调用函数 f （f 声明在 xx.h 中）那么该 C 文件只要通过 include “xx.h” 找到相应的函数原型声明就可以了，至于这个函数是在 xx.c 还是在 yy.c 里定义的根本不重要。链接器在链接过程中会根据符号寻找相应的代码段地址的。

4、总结头文件中声明函数，是为了告诉需要调用这个函数的 C 文件该函数的原型；一般 xx. c 会对应一个 xx.h，这样代码组织结构清晰，同时容易检查函数声明的类型和定义时的返回类型是否一致；头文件的存在便于实现对函数的管理。比较坑的一点：如果把某个函数放在头文件中实现（且该函数对编译选项有特定的需求），那么所有包含该头文件的 c 文件在编译的时候，都需要保证一样的编译参数。还有最重要的一点，头文件的存在为了闭源发布动态库（dll 或者 so）的需要

对了，C 文件中的 include 语句可以放在任意行，只要保证后面用到的符号在前面即可。

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