C语言语法最后一个教案-教案21（预处理 · 头文件）

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头文件的作用

通常，一个常规的C语言程序会包含多个源码文件（*.c），当某些公共资源需要在各个源码文件中使用时，为了避免多次编写相同的代码，一般的做法是将这些大家都需要用到的公共资源放入头文件（*.h）当中，然后在各个源码文件中直接包含即可。

头文件的内容

• 头文件中所存放的内容，就是各个源码文件的彼此可见的公共资源，包括：

1. 全局变量的声明。
2. 普通函数的声明。
3. 静态函数的定义。
4. 宏定义。
5. 结构体、联合体的定义。
6. 枚举常量列表的定义。
7. 其他头文件。

• 示例代码：

// head.h
extern int global; // 1，全局变量的声明
extern void f1();  // 2，普通函数的声明
static void f2()   // 3，静态函数的定义
{
    ...
}
#define MAX(a, b) ((a)>(b)?(a):(b)) // 4，宏定义
struct node    // 5，结构体的定义
{
    ...
};
union attr    // 6，联合体的定义
{
    ...
};
#include <unistd.h> // 7，其他头文件
#include <string.h>
#include <stdint.h>

• 特别说明：

1. 全局变量、普通函数的定义一般出现在某个源码文件中，其他的源码文件想要使用都需要进行声明，因此一般放在头文件中更方便。

1. 静态函数、宏定义、结构体、联合体的定义都只能在其所在的文件可见，因此如果多个源码文件都需要使用的话，放到头文件中定义是最方便，也是最安全的选择。

头文件的使用

头文件编写好了之后，就可以被各个所需要的源码文件包含了，包含头文件的语句就是如下预处理指令：

// main.c
#include "head.h"  // 包含自定义的头文件
#include <stdio.h> // 包含系统预定义的文件

int main()
{
    ...
}

可以看到，在源码文件中包含指定的头文件有两种不同的形式：

• 使用双引号：在指定位置 + 系统标准路径搜索 head.h
• 使用尖括号：在系统标准路径搜索 stdio.h

由于自定义的头文件一般放在源码文件的周围，因此需要在编译的时候通过特定的选项来指定位置，而系统头文件都统一放在标准路径下，一般无需指定位置。

假设在源码文件 main.c 中，包含了两个头文件：head.h 和 stdio.h ，由于他们一个是自定义头文件，一个是系统标准头文件，前者放在项目 pro/inc 路径下，后者存放于系统头文件标准路径下（一般位于 /usr/include），因此对于这个程序的编译指令应写作：

gec@ubuntu:~/pro$ gcc main.c -o main -I /home/gec/pro/inc

其中，/home/gec/pro/inc 是自定义头文件 head.h 所在的路径

• 语法要点：
  • 预处理指令 #include 的本质是复制粘贴：将指定头文件的内容复制到源码文件中。
  • 系统标准头文件路径可以通过编译选项 -v 来获知，比如：

gec@ubuntu:~/pro$ gcc main.c -I /home/gec/pro/inc -v
... ...
#include "..." search starts here:
#include <...> search starts here:
    /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/7/include
    /usr/local/include
    /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/7/include-fixed
    /usr/include/x86_64-linux-gnu
    /usr/include
... ...

头文件的格式

由于头文件包含指令 #include 的本质是复制粘贴，并且一个头文件中可以嵌套包含其他头文件，因此很容易出现一种情况是：头文件被重复包含。

• 使用条件编译，解决头文件重复包含的问题，格式如下：

#ifndef MACRO
#define MACRO

...
... (头文件正文)
...

#endif

其中，MACRO一般取头文件名称的大写。

到这里，C语言基础语法教案全部讲完啦，总共是21个教案，系列讲解C语言各个语法知识，还是比较全面详细的。如果全部看懂8成左右，就可以进行C语言开发了。不过编程的东西要多做项目练习，可以在我这个专栏内找到教案习题，里面有各种牛刀小试，可以试试自己的水平。如果看到最后的小伙伴不妨在评论区打个 在看，全系列看过8成的打个 看过。

最后感谢大家的观看和点赞，祝各位在编程路上一展宏图，加油。