程序師世界是廣大編程愛好者互助、分享、學習的平台，程序師世界有你更精彩！
設為首頁 加入收藏
首頁
編程語言
C語言|JAVA編程
Python編程
網頁編程
ASP編程|PHP編程
JSP編程
數據庫知識
MYSQL數據庫|SqlServer數據庫
Oracle數據庫|DB2數據庫
 程式師世界 >> 編程語言 >> C語言 >> 關於C語言 >> 深入理解include預編譯原理

深入理解include預編譯原理

編輯：關於C語言

      你了解 #include 某個 .h 文件後，編譯器做了哪些操作麼？ 你清楚為什麼在 .h文件中定義函數實現的話需要在函數前面加上 static 修飾麼？你知道 #ifndef……#define……#endif 這種防止頭文件重復包含的精髓所在麼？本文就是來探討這些問題，並給出我的理解和思考，歡迎大家留言交流。

1.  #include 命令的作用

1.1  什麼情況不使用 include

  1. //a.c文件 
  2.  
  3. void test_a() 
  4. { 
  5.     return;  
  6. } 
  7.  
  8.  
  9. //b.c文件 
  10.  
  11. void test_a();  // 函數聲明 
  12.  
  13. void test_b() 
  14. { 
  15.     test_a();    // 由於上面已經聲明了，所以可以使用 
  16. } 

其實，這樣的工程，可以不用使用 include 預編譯命令。

1.2  什麼情況使用 include

如果工程裡面的函數特別多，那麼按照上面的做法，則必須在每一個 .c 文件的開頭列出所有本文件調用過的函數的聲明，這樣很不高效，而且一旦某個函數的形式發生變化，又得一個一個改 .c 開頭的函數聲明。
因此，#include 預編譯命令誕生。

  1. //a.c文件 
  2.  
  3. void test_a() 
  4. { 
  5.      return;  
  6. } 
  7.  
  8. //a.h文件 
  9.  
  10. void test_a(); 
  11.  
  12. //b.c文件 
  13.  
  14. #include "a.h"    // 包含含有 test_a() 函數聲明的頭文件 
  15.  
  16. void test_b() 
  17. { 
  18.     test_a();         
  19. } 

1.3  #include 起到什麼效果

上述代碼在編譯器進行預編譯的時候，遇到 #include "a.h" ，則會把整個 a.h 文件都copy到 b.c 的開頭，因此，在實際編譯 b.c 之前，b.c 已經被修改為了如下形式：

  1. //b.c 預編譯後的臨時文件 
  2.  
  3. void test_a(); 
  4.  
  5. void test_b() 
  6. { 
  7.     test_a();         
  8. } 

由此可見，得到的效果和手動加 test_a() 函數聲明時的效果相同。

#tips# 在Linux下，可以使用 gcc -E b.c 來查看預編譯 b.c 後的效果。

2. static 關鍵詞的使用

2.1  什麼叫函數重復定義

我們經常會遇到報錯，說變量或者函數重復定義。那麼，在此，首先我舉例說明一下什麼叫函數的重復定義。

  1. //a.c文件 
  2.  
  3. void test() 
  4. { 
  5.     return; 
  6. } 
  7.  
  8. //b.c文件 
  9.  
  10. void test() 
  11. { 
  12.     return; 
  13. } 

那麼，在編譯的時候是不會報錯的，但是，在鏈接的時候，會出現報錯：

multiple definition of `test'，因為在同一個工程裡面出現了兩個test函數的定義。

2.2  在.h裡面寫函數實現

如果在 .h 裡面寫了函數實現，會出現什麼情況？

  1. //a.h文件 
  2.  
  3. void test_a() 
  4. { 
  5.    return;     
  6. } 
  7.  
  8. //b.c文件 
  9.  
  10. #include "a.h" 
  11.  
  12. void test_b() 
  13. { 
  14.     test_a(); 
  15. } 

預編譯後，會發現，b.c 被修改為如下形式：

  1. //b.c 預編譯後的臨時文件 
  2.  
  3. void test_a() 
  4. { 
  5.    return;     
  6. } 
  7.  
  8. void test_b() 
  9. { 
  10.     test_a(); 
  11. } 

當然，這樣目前是沒有什麼問題的，可以正常編譯鏈接成功。但是，如果有一個 c.c 也包含的 a.h 的話，怎麼辦？

  1. //c.c文件 
  2.  
  3. #include "a.h" 
  4.  
  5. void test_c() 
  6. { 
  7.     test_a(); 
  8. } 

同上，c.c 在預編譯後，也形成了如下代碼：

  1. // c.c 預編譯後的臨時文件 
  2.  
  3. void test_a() 
  4. { 
  5.     return;     
  6. } 
  7.  
  8. void test_c() 
  9. { 
  10.     test_a(); 
  11. } 

那麼，在鏈接器進行鏈接link）的時候，會報錯：

 multiple definition of `test_a'

因此，在 .h 裡面寫函數實現的弊端就暴露出來了。但是，經常會有這樣的需求，將一個函數設置為 內聯inline） 函數，並且放在 .h 文件裡面，那麼，怎樣才能防止出現上述 重復定義的報錯呢？

2.3  static 關鍵詞

應對上面的情況，static關鍵詞很好地解決了這個問題。

用static修飾函數，則表明該函數只能在本文件中使用，因此，當不同的文件中有相同的函數名被static修飾時，不會產生重復定義的報錯。例如：

  1. //a.c文件 
  2.  
  3. static void test() 
  4. { 
  5.     return; 
  6. } 
  7.  
  8. void test_a() 
  9. { 
  10.     test(); 
  11. } 
  12.  
  13. //b.c文件 
  14.  
  15. static void test() 
  16. { 
  17.     return; 
  18. } 
  19.  
  20. void test_b() 
  21. { 
  22.     test(); 
  23. } 

編譯工程時不會報錯，但是test()函數只能被 a.c 和 b.c 中的函數調用，不能被 c.c 等其他文件中的函數調用。

那麼，用static修飾 .h 文件中定義的函數，會有什麼效果呢？

  1. //a.h文件 
  2.  
  3. static void test() 
  4. { 
  5.     return; 
  6. } 
  7.  
  8. //b.c文件 
  9.  
  10. #include "a.h" 
  11.  
  12. void test_b() 
  13. { 
  14.     test(); 
  15. } 
  16.  
  17. //c.c文件 
  18.  
  19. #include "a.h" 
  20.  
  21. void test_c() 
  22. { 
  23.     test(); 
  24. } 

這樣的話，在預編譯後，b.c 和 c.c 文件中，由於 #include "a.h" ，故在這兩個文件開頭都會定義 static void test() 函數，因此，test_b() 和 test_c() 均調用的是自己文件中的 static void test() 函數 ， 因此不會產生重復定義的報錯。

因此，結論，在 .h 文件中定義函數的話，建議一定要加上 static 關鍵詞修飾，這樣，在被多個文件包含時，才不會產生重復定義的錯誤。

3.  防止頭文件重復包含

經常寫程序的人都知道，我們在寫 .h 文件的時候，一般都會加上

  1. #ifndef    XXX 
  2. #define   XXX  
  3. …… 
  4. #endif 

這樣做的目的是為了防止頭文件的重復包含，具體是什麼意思呢？

它不是為了防止多個文件包含某一個頭文件，而是為了防止一個頭文件被同一個文件包含多次。具體說明如下：

  1. //a.h文件 
  2.  
  3. static void test_a() 
  4. { 
  5.     return; 
  6. } 
  7.  
  8. //b.c文件 
  9.  
  10. #include "a.h" 
  11.  
  12. void test_b() 
  13. { 
  14.     test_a(); 
  15. } 
  16.  
  17. //c.c 
  18.  
  19. #include "a.h" 
  20.  
  21. void test_c() 
  22. { 
  23.     test_a(); 
  24. } 

這樣是沒有問題的，但下面這種情況就會有問題。

  1. //a.h文件 
  2.  
  3. static void test_a() 
  4. { 
  5.     return; 
  6. } 
  7.  
  8. //b.h文件 
  9.  
  10. #include "a.h" 
  11.  
  12. //c.h文件 
  13.  
  14. #include "a.h" 
  15.  
  16. //main.c文件 
  17.  
  18. #include "b.h" 
  19. #include "c.h" 
  20.  
  21. void main() 
  22. { 
  23.     test_a(); 
  24. } 

這樣就“不小心”產生問題了，因為 b.h 和 c.h 都包含了 a.h，那麼，在預編譯main.c 文件的時候，會展開為如下形式：

  1. //main.c 預編譯之後的臨時文件 
  2.  
  3. static void test_a() 
  4. { 
  5.     return; 
  6. } 
  7.  
  8. static void test_a() 
  9. { 
  10.     return; 
  11. } 
  12.  
  13. void main() 
  14. { 
  15.     test_a(); 
  16. } 

在同一個 .c 裡面，出現了兩次 test_a() 的定義，因此，會出現重復定義的報錯。

但是，如果在 a.h 裡面加上了 #ifndef……#define……#endif 的話，就不會出現這個問題了。

例如，上面的 a.h 改為：

  1. //a.h 文件 
  2.  
  3. #ifndef  A_H 
  4. #define A_H 
  5.  
  6. static void test_a() 
  7. { 
  8.     return; 
  9. } 
  10.  
  11. #endif 

預編譯展開main.c則會出現：

  1. //main.c 預編譯後的臨時文件 
  2.  
  3. #ifndef A_H 
  4. #define A_H 
  5.  
  6. static void test_a() 
  7. { 
  8.     return; 
  9. } 
  10.  
  11. #endif 
  12.  
  13. #ifndef A_H 
  14. #define A_H 
  15.  
  16. static void test_a() 
  17. { 
  18.     return; 
  19. } 
  20.  
  21. #endif 
  22.  
  23. void main() 
  24. { 
  25.     test_a(); 
  26. } 

在編譯main.c時，當遇到第二個 #ifndef  A_H ，由於前面已經定義過 A_H，故此段代碼被跳過不編譯，因此，不會產生重復定義的報錯。這就是  #ifndef……#define……#endif 的精髓所在。

本文出自 “對影成三人” 博客，請務必保留此出處http://ticktick.blog.51cto.com/823160/596179

  1. 上一頁:
  2. 下一頁:
關於C語言
開燈問題（語言入門）

/*************************
C Primer Plus（十六）

C#抽象工廠模式的幾種實現方法及比較（1）

利用設計模式可以使我們的代碼更靈活，更容易擴展，更容易維護
SpringMVC（一）——流程框架總體介紹

SpringMVC屬於Spring
如何開發一個多種語言版本的C#程序

在C#中有多種使用資源文件的方法，能夠很方便地開發全球通用
工作流編程循序漸進（1：代碼活動與時間延遲活動）(3)

觀察運行結果按F5運行控制台程序，一般順利的話，將得到如下
相關文章
閱讀排行榜
山東理工大學ACM平台題答案關於C語言 1242 偶數求和 位運算及其應用實例(2) 將C# Control類強制轉換成其它服務器控件類型 編寫一個函數實現矩陣的轉置運算 C#基礎概念之事件 C語言入門：03.關鍵字、標識符、注釋 Objective-C語法基礎之NSString 我也要學C語言-第十三章：復合數據類型—指針與指針變量（一） 數據結構與算法(C#實現)系列---N叉樹(一) 程序猿之---C語言細節29（#define宏大小、空結構體大小、柔性數組不知道你見過沒） C#開發WPF/Silverlight動畫及游戲系列教程(Game Course)：(十九)(2)
熱門圖文
PHP4在Windows2000下的安裝 六種流行的語言大餐：C、C++、python、Java、php和C#的簡單展示 php 設計模式之 單例模式 HDU 1561 The more, The Better / 樹形DP ajax-Ajax 提交數據到服務器的時候 報null 了 android-安卓問題，請問這是怎麼造成的 warnings-android ant 混淆 打包問題 C# KMP算法字符串匹配
欄目導航
CC++VCVC.net關於C語言
Copyright © 程式師世界 All Rights Reserved