C进阶4：头文件

0. 背景

编写小的程序可以把代码写在一个文件中，当编写大程序中，需要把代码分在多个文件中。

• 多个源代码文件

1. main()里面代码太长适当分成几个函数。

2. 一个源代码文件太长适当分成几个文件。

3. 两个独立的源代码文件不能编译成可执行文件。

多个源文件如何相互调用？这里就需要头文件。

1. 头文件

1.1 头文件是什么？

• #include指令
  把函数原型放到一个头文件.h中，在需要调用这个函数的源代码文件.c时，使用#include指令包含这个头文件，使编译器在编译的时候知道函数的原型。

• 头文件作用
  头文件主要用于编译器的编译阶段，告诉编译器在代码中使用了这么一个函数。只是告诉编译器函数的原型，保证调用时参数类型和个数正确。

1.2 头文件怎么用？

在使用和定义函数的地方都要#include头文件。例如我们常用的stdio.h

#include <stdio.h>

#include指令不一定要放在.c文件的最前面，但是通常习惯这样做。

• #include指令分类
  #include指令有两种形式：

  1. #include <>：编译器到指定目录查找，主要用于查找标准库的头文件。
  2. #include ""：编译器先到当前目录查找(.c文件所在目录)，如果没有再到指定目录查找。

  通过环境变量C_INCLUDE_PATH和编译器命令行参数-I可以指定查找头文件的目录。

#include指令是一个编译预处理指令，和宏一样，在编译之前就处理了。它会把指定的文件原封不动的插入到它所在的地方。

1.3 头文件怎么写？

头文件通常用来存放所有对外公开的函数的原型和全局变量的声明。
通常任何.c文件都有对应同名的.h文件。

1.3.1 声明

• 常见的声明
  • 函数声明
  • 变量声明
  • 结构声明
  • 宏声明
  • 枚举声明
  • 类型声明

通常声明只能可以放在头文件中，否则，编译器连接会出现重名函数错误。

• 重复声明
  在一个编译单元中，不允许重复声明，尤其是结构体声明。为了防止头文件不被多次#include导致重复声明。

• 定义与声明

int i;// 变量的定义
extern int i; // 变量的声明

声明是不产生代码的语句。定义是产生代码的语句。

1.3.2 标准头文件结构

避免头文件多次包含，必须使用标准头文件结构。

#ifndef _文件名_H__
#define _文件名_H__

// 声明

#endif

使用条件编译和宏，保证头文件在一个编译单元中只会#include一次。

#pragma once指令也起到相同作用，但是并不是所有编译器支持。

• 误区
  #include不是用来引入库的
  头文件只有函数原型，函数实现在.a(Unix)或者.lib(Windows)中。
  现代的C语言编译器会默认引入所有的标准库。