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C語言專案中.h檔案和.c檔案的關係詳解

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C語言專案中.h檔案和.c檔案的關係詳解

在編譯器只認識.c())檔案,而不知道.h是何物的年代,那時的人們寫了很多的.c()檔案,漸漸地,人們發現在很多.c()檔案中的宣告語句就是相同的,但他們卻不得不一個字一個字地重複地將這些內容敲入每個.c()檔案。但更為恐怖的是,當其中一個宣告有變更時,就需要檢查所有的.c()檔案。

於是人們將重複的部分提取出來,放在一個新檔案裡,然後在需要的.c()檔案中敲入#include XXXX這樣的語句。這樣即使某個聲明發生了變更,也再不需要到處尋找與修改了。因為這個新檔案,經常被放在.c()檔案的頭部,所以就給它起名叫做“標頭檔案”,副檔名是.h。

在我們語言的初學階段,往往我們的程式只有一個.c的檔案或這很少的幾個,這時我們就很少遇到標頭檔案組織這個頭疼的問題,隨著我們程式的增加,程式碼 量到了幾千行甚至幾萬行,檔案數也越來越多。這時這些檔案的組織就成了一個問題,其實說白了這些檔案的組織問題從理論上來說是軟體工程中的模組設計等等的問題。

  標頭檔案的作用的簡短描述:

(1)通過標頭檔案來呼叫庫功能。在很多場合,原始碼不便(或不準)向用戶公佈,只要向用戶提供標頭檔案和二進位制的庫即可。使用者只需要按照標頭檔案中的介面宣告來呼叫庫功能,而不必關心介面怎麼實現的。編譯器會從庫中提取相應的程式碼。

(2)標頭檔案能加強型別安全檢查。如果某個介面被實現或被使用時,其方式與標頭檔案中的宣告不一致,編譯器就會指出錯誤,這一簡單的規則能大大減輕程式設計師除錯、改錯的負擔。

比方說 我在aaa.h裡定義了一個函式的宣告,然後我在aaa.h的同一個目錄下建立aaa.c , aaa.c裡定義了這個函式的實現,然後是在main函式所在.c檔案裡#include這個aaa.h 然後我就可以使用這個函數了。 main在執行時就會找到這個定義了這個函式的aaa.c檔案。這是因為:main函式為標準C/C++的程式入口,編譯器會先找到該函式所在的檔案。假定編譯程式編譯myproj.c(其中含main())時,發現它include了mylib.h(其中聲明瞭函式void test()),那麼此時編譯器將按照事先設定的路徑(Include路徑列表及程式碼檔案所在的路徑)查詢與之同名的實現檔案(副檔名為或.c,此例中為mylib.c),如果找到該檔案,並在其中找到該函式(此例中為void test())的實現程式碼,則繼續編譯;如果在指定目錄找不到實現檔案,或者在該檔案及後續的各include檔案中未找到實現程式碼,則返回一個編譯錯誤.其實include的過程完全可以“看成”是一個檔案拼接的過程,將宣告和實現分別寫在標頭檔案及C檔案中,或者將二者同時寫在標頭檔案中,理論上沒有本質的區別。

理論上來說C檔案與標頭檔案裡的內容,只要是C語言所支援的,無論寫什麼都可以的,比如你在標頭檔案中寫函式體,只要在任何一個C檔案包含此標頭檔案就可以將這個函式編譯成目標檔案的一部分(編譯是以C檔案為單位的,如果不在任何C檔案中包含此標頭檔案的話,這段程式碼就形同虛設),你可以在C檔案中進行函式宣告,變數宣告,結構體宣告,這也不成問題!!!那為何一定要分成標頭檔案與C檔案呢?又為何一般都在頭件中進行函式,變數宣告,巨集宣告,結構體宣告呢?而在C檔案中去進行變數定義,函式實現呢??

要理解C檔案與標頭檔案有什麼不同之處,首先需要弄明白編譯器的工作過程,一般說來編譯器會做以下幾個過程:

1.預處理階段

2.詞法與語法分析階段

3.編譯階段,首先編譯成純彙編語句,再將之彙編成跟CPU相關的二進位制碼,生成各個目標檔案

4.連線階段,將各個目標檔案中的各段程式碼進行絕對地址定位,生成跟特定平臺相關的可執行檔案,編譯器在編譯時是以C檔案為單位進行的.,也就是說如果你的專案中一個C檔案都沒有,那麼你的專案將無法編譯,聯結器是以目標檔案為單位,它將一個或多個目標檔案進行函式與變數的重定位,生成最終的可執行檔案,在PC上的程式開發,一般都有一個main函式,這是各個編譯器的約定。為了生成一個最終的可執行檔案,就需要一些目標檔案,也就是需要C檔案,而這些C檔案中又需要一個main函式作為可執行程式的入口。

簡單些說就是C語言的編譯分為預處理、編譯、彙編、連結(test.c test.h => test.i => test.s => test.o => test)四個大的階段。c檔案中的#include巨集處理,會在預處理的階段將c中引用的h檔案的內容全部寫到c檔案中,最後生成.i中間檔案,這時h 檔案中的內容就相當於被寫道c檔案中。這也為程式碼的複用提供了渠道,很多的c檔案可以去引用同一個h檔案,這樣這個h檔案就會被放到多個c檔案中被編譯多 次,這也是h檔案中不能放定義只能放宣告的原因,放定義時被編譯多次,在程式連結的時候(系統中定義了多個int a;強符號定義)會出現錯誤, 宣告就不一樣,宣告表示對定義的擴充套件,最終都會終結到一個定義上,所以不會出現link時重複定義的錯誤。

  程式設計中我們在h檔案中肯定都用過一下的格式

#ifndef XXX_H

#define XXX_H

//……

#endif

呵呵,那他到底有什麼用呢,在h檔案互相引用時,消除重複定義。當然巨集定義是在預處理階段發揮作用的,編譯方後的過程是沒有巨集的影子的。

A.h

int a();

B.h

#include "A.h"

C.h

#include "A.h"

D.h

#include "A.h"

#include "B.h"

上面的D.h檔案中就會重複出現兩個int a();的宣告阿,這樣就有點重複了,這時條件編譯巨集就派上了用場

A.h

#ifndef A_H

#define A_H

int a();

#endif

這樣就不會重複定義了。