簡單的說其實要理解C文件與頭文件(即.h)有什么不同之處,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(yù)處理階段
2.詞法與語法分析階段
3.編譯階段,首先編譯成純匯編語句,再將之匯編成跟CPU相關(guān)的二進(jìn)制碼,生成各個目標(biāo)文件 (.obj文件)
4.連接階段,將各個目標(biāo)文件中的各段代碼進(jìn)行絕對地址定位,生成跟特定平臺相關(guān)的可執(zhí)行文件,當(dāng)然,最后還可以用objcopy生成純二進(jìn)制碼,也就是去掉了文件格式信息。(生成.exe文件)
編譯器在編譯時是以C文件為單位進(jìn)行的,也就是說如果你的項目中一個C文件都沒有,那么你的項目將無法編譯,連接器是以目標(biāo)文件為單位,它將一個或多個目標(biāo)文件進(jìn)行函數(shù)與變量的重定位,生成最終的可執(zhí)行文件,在PC上的程序開發(fā),一般都有一個main函數(shù),這是各個編譯器的約定,當(dāng)然,你如果自己寫連接器腳本的話,可以不用main函數(shù)作為程序入口?。。。?
(main .c文件 目標(biāo)文件 可執(zhí)行文件)
有了這些基礎(chǔ)知識,再言歸正傳,為了生成一個最終的可執(zhí)行文件,就需要一些目標(biāo)文件,也就是需要C文件,而這些C文件中又需要一個main函數(shù)作為可執(zhí)行程序的入口,那么我們就從一個C文件入手,假定這個C文件內(nèi)容如下:
#include <stdio.h>
#include "mytest.h"
int main(int argc,char **argv)
test = 25;
printf("test.................%d\n",test);
mytest.h頭文件內(nèi)容如下:
int test;
現(xiàn)在以這個例子來講解編譯器的工作:
1.預(yù)處理階段:編譯器以C文件作為一個單元,首先讀這個C文件,發(fā)現(xiàn)第一句與第二句是包含一個頭文件,就會在所有搜索路徑中尋找這兩個文件,找到之后,就會將相應(yīng)頭文件中再去處理宏,變量,函數(shù)聲明,嵌套的頭文件包含等,檢測依賴關(guān)系,進(jìn)行宏替換,看是否有重復(fù)定義與聲明的情況發(fā)生,最后將那些文件中所有的東東全部掃描進(jìn)這個當(dāng)前的C文件中,形成一個中間"C文件"
2.編譯階段,在上一步中相當(dāng)于將那個頭文件中的test變量掃描進(jìn)了一個中間C文件,那么test變量就變成了這個文件中的一個全局變量,此時就將所有這個中間C文件的所有變量,函數(shù)分配
空間,將各個函數(shù)編譯成二進(jìn)制碼,按照特定目標(biāo)文件格式生成目標(biāo)文件,在這種格式的目標(biāo)文件中進(jìn)行各個全局變量,函數(shù)的符號描述,將這些二進(jìn)制碼按照一定的標(biāo)準(zhǔn)組織成一個目標(biāo)文件
3.連接階段,將上一步成生的各個目標(biāo)文件,根據(jù)一些參數(shù),連接生成最終的可執(zhí)行文件,主要的工作就是重定位各個目標(biāo)文件的函數(shù),變量等,相當(dāng)于將個目標(biāo)文件中的二進(jìn)制碼按一定的規(guī)范合到一個文件中再回到C文件與頭文件各寫什么內(nèi)容的話題上:理論上來說C文件與頭文件里的內(nèi)容,只要是C語言所支持的,無論寫什么都可以的,比如你在頭文件中寫函數(shù)體,只要在任何一個C文件包含此頭文件就可以將這個函數(shù)編譯成目標(biāo)文件的一部分(編譯是以C文件為單位的,如果不在任何C文件中包含此頭文件的話,這段代碼就形同虛設(shè)),你可以在C文件中進(jìn)行函數(shù)聲明,變量聲明,結(jié)構(gòu)體聲明,這也不成問題?。?!那為何一定要分成頭文件與C文件呢?又為何一般都在頭件中進(jìn)行函數(shù),變量聲明,宏聲明,結(jié)構(gòu)體聲明呢?而在C文件中去進(jìn)行變量定義,函數(shù)實現(xiàn)呢??原因如下:
1.如果在頭文件中實現(xiàn)一個函數(shù)體,那么如果在多個C文件中引用它,而且又同時編譯多個C文件,將其生成的目標(biāo)文件連接成一個可執(zhí)行文件,在每個引用此頭文件的C文件所生成的目標(biāo)文件中,都有一份這個函數(shù)的代碼,如果這段函數(shù)又沒有定義成局部函數(shù),那么在連接時,就會發(fā)現(xiàn)多個相同的函數(shù),就會報錯
2.如果在頭文件中定義全局變量,并且將此全局變量賦初值,那么在多個引用此頭文件的C文件中同樣存在相同變量名的拷貝,關(guān)鍵是此變量被賦了初值,所以編譯器就會將此變量放入DATA段,最終在連接階段,會在DATA段中存在多個相同的變量,它無法將這些變量統(tǒng)一成一個變量,也就是僅為此變量分配一個
空間,而不是多份
空間,假定這個變量在頭文件沒有賦初值,編譯器就會將之放入 BSS段,連接器會對BSS段的多個同名變量僅分配一個存儲
空間3.如果在C文件中聲明宏,結(jié)構(gòu)體,函數(shù)等,那么我要在另一個C文件中引用相應(yīng)的宏,結(jié)構(gòu)體,就必須再做一次重復(fù)的工作,如果我改了一個C文件中的一個聲明,那么又忘了改其它C文件中的聲明,這不就出了大問題了,程序的邏輯就變成了你不可想象的了,如果把這些公共的東東放在一個頭文件中,想用它的C文件就只需要引用一個就OK了?。?!這樣豈不方便,要改某個聲明的時候,只需要動一下頭文件就行了
4.在頭文件中聲明結(jié)構(gòu)體,函數(shù)等,當(dāng)你需要將你的代碼封裝成一個庫,讓別人來用你的代碼,你又不想公布源碼,那么人家如何利用你的庫呢?也就是如何利用你的庫中的各個函數(shù)呢??一種方法是公布源碼,別人想怎么用就怎么用,另一種是提供頭文件,別人從頭文件中看你的函數(shù)原型,這樣人家才知道如何調(diào)用你寫的函數(shù),就如同你調(diào)用printf函數(shù)一樣,里面的參數(shù)是怎樣的??你是怎么知道的??還不是看人家的頭文件中的相關(guān)聲明?。。。‘?dāng)然這些東東都成了C標(biāo)準(zhǔn),就算不看人家的頭文件,你一樣可以知道怎么使用
c語言中.c和.h文件的困惑
本質(zhì)上沒有任何區(qū)別。 只不過一般:.h文件是頭文件,內(nèi)含函數(shù)聲明、宏定義、結(jié)構(gòu)體定義等內(nèi)容
.c文件是程序文件,內(nèi)含函數(shù)實現(xiàn),變量定義等內(nèi)容。而且是什么后綴也沒有關(guān)系,只不過編譯器會默認(rèn)對某些后綴的文件采取某些動作。你可以強制編譯器把任何后綴的文件都當(dāng)作c文件來編。
這樣分開寫成兩個文件是一個良好的編程風(fēng)格。
而且,比方說 我在aaa.h里定義了一個函數(shù)的聲明,然后我在aaa.h的同一個目錄下建立aaa.c ,aaa.c里定義了這個函數(shù)的實現(xiàn),然后是在main函數(shù)所在.c文件里#include這個aaa.h 然后我就可以使用這個函數(shù)了。 main在運行時就會找到這個定義了這個函數(shù)的aaa.c文件。
這是因為:
main函數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)C/C++的程序入口,編譯器會先找到該函數(shù)所在的文件。
假定編譯程序編譯myproj.c(其中含main())時,發(fā)現(xiàn)它include了mylib.h(其中聲明了函數(shù)void test()),那么此時編譯器將按照事先設(shè)定的路徑(Include路徑列表及代碼文件所在的路徑)查找與之同名的實現(xiàn)文件(擴展名為.cpp或.c,此例中為mylib.c),如果找到該文件,并在其中找到該函數(shù)(此例中為void test())的實現(xiàn)代碼,則繼續(xù)編譯;如果在指定目錄找不到實現(xiàn)文件,或者在該文件及后續(xù)的各include文件中未找到實現(xiàn)代碼,則返回一個編譯錯誤.其實include的過程完全可以"看成"是一個文件拼接的過程,將聲明和實現(xiàn)分別寫在頭文件及C文件中,或者將二者同時寫在頭文件中,理論上沒有本質(zhì)的區(qū)別。
以上是所謂動態(tài)方式。
對于靜態(tài)方式,基本所有的C/C++編譯器都支持一種鏈接方式被稱為Static Link,即所謂靜態(tài)鏈接。
在這種方式下,我們所要做的,就是寫出包含函數(shù),類等等聲明的頭文件(a.h,b.h,...),以及他們對應(yīng)的實現(xiàn)文件(a.cpp,b.cpp,...),編譯程序會將其編譯為靜態(tài)的庫文件(a.lib,b.lib,...)。在隨后的代碼重用過程中,我們只需要提供相應(yīng)的頭文件(.h)和相應(yīng)的庫文件(.lib),就可以使用過去的代碼了。
相對動態(tài)方式而言,靜態(tài)方式的好處是實現(xiàn)代碼的隱蔽性,即C++中提倡的"接口對外,實現(xiàn)代碼不可見"。有利于庫文件的轉(zhuǎn)發(fā).
如果說難題最難的部分是基本概念,可能很多人都會持反對意見,但實際上也確實如此。我高中的時候?qū)W物理,老師抓的重點就是概念--概念一定要搞清,于是難題也成了容易題。如果你能分析清楚一道物理難題存在著幾個物理過程,每一個過程都遵守那一條物理定律(比如動量守恒、牛II定律、能量守恒),那么就很輕松的根據(jù)定律列出這個過程的方程,N個過程必定是N個N元方程,難題也就迎刃而解。即便是高中的物理競賽難題,最難之處也不過在于:
(1)、混淆你的概念,讓你無法分析出幾個物理過程,或某個物理過程遵循的那條物理定律;
(2)、存在高次方程,列出方程也解不出。而后者已經(jīng)是數(shù)學(xué)的范疇了,所以說,最難之處還在于掌握清晰的概念;
程序設(shè)計也是如此,如果概念很清晰,那基本上沒什么難題(會難在數(shù)學(xué)上,比如算法的選擇、時間
空間與效率的取舍、穩(wěn)定與資源的平衡上)。但是,要掌握清晰的概念也沒那么容易。比如下面這個例子,看看你有沒有很清晰透徹的認(rèn)識。 //a.h void foo(); //a.c #include "a.h" //我的問題出來了:這句話是要,還是不要? void foo() { return; } //main.c #include "a.h" int main(int argc, char *argv[]) { foo(); return 0; }
針對上面的代碼,請回答三個問題: a.c 中的 #include "a.h" 這句話是不是多余的?
為什么經(jīng)常見 xx.c 里面 include 對應(yīng)的 xx.h?
如果 a.c 中不寫,那么編譯器是不是會自動把 .h 文件里面的東西跟同名的 .c 文件綁定在一起?(不會)
(請針對上面3道題仔細(xì)考慮10分鐘,莫要著急看下面的解釋。:) 考慮的越多,下面理解的就越深。)
好了,時間到!請忘掉上面的3道題,以及對這三道題引發(fā)出的你的想法,然后再聽我慢慢道來。正確的概念是:從C編譯器角度看,.h和.c皆是浮云,就是改名為.txt、.doc也沒有大的分別。換句話說,就是.h和.c沒啥必然聯(lián)系。.h中一般放的是同名.c文件中定義的變量、數(shù)組、函數(shù)的聲明,需要讓.c外部使用的聲明。這個聲明有啥用?只是讓需要用這些聲明的地方方便引用。因為 #include "xx.h" 這個宏其實際意思就是把當(dāng)前這一行刪掉,把 xx.h 中的內(nèi)容原封不動的插入在當(dāng)前行的位置。由于想寫這些函數(shù)聲明的地方非常多(每一個調(diào)用 xx.c 中函數(shù)的地方,都要在使用前聲明一下子),所以用 #include "xx.h" 這個宏就簡化了許多行代碼--讓預(yù)處理器自己替換好了。也就是說,xx.h 其實只是讓需要寫 xx.c 中函數(shù)聲明的地方調(diào)用(可以少寫幾行字),至于 include 這個 .h 文件是誰,是 .h 還是 .c,還是與這個 .h 同名的 .c,都沒有任何必然關(guān)系。
這樣你可能會說:啊?那我平時只想調(diào)用 xx.c 中的某個函數(shù),卻 include了 xx.h 文件,豈不是宏替換后出現(xiàn)了很多無用的聲明?沒錯,確實引入了很多垃圾,但是它卻省了你不少筆墨,并且整個版面也看起來清爽的多。魚與熊掌不可得兼,就是這個道理。反正多些聲明(.h一般只用來放聲明,而放不定義,參見拙著"過馬路,左右看")也無害處,又不會影響編譯,何樂而不為呢?
翻回頭再看上面的3個問題,很好解答了吧?答:不一定。這個例子中顯然是多余的。但是如果.c中的函數(shù)也需要調(diào)用同個.c中的其它函數(shù),那么這個.c往往會include同名的.h,這樣就不需要為聲明和調(diào)用順序而發(fā)愁了(C語言要求使用之前必須聲明,而include同名.h一般會放在.c的開頭)。有很多工程甚至把這種寫法約定為代碼規(guī)范,以規(guī)范出清晰的代碼來。
答:1中已經(jīng)回答過了。
答:不會。問這個問題的人絕對是概念不清,要不就是想混水摸魚。非常討厭的是中國的很多考試出的都是這種爛題,生怕別人有個清楚的概念了,絕對要把考生搞暈。
搞清楚語法和概念說易也易,說難也難。竅門有三點: 不要暈著頭工作,要抽空多思考思考,多看看書;
看書要看好書,問人要問強人。爛書和爛人都會給你一個錯誤的概念,誤導(dǎo)你;
勤能補拙是良訓(xùn),一分辛苦一分才;
(1)通過頭文件來調(diào)用庫功能。在很多場合,源代碼不便(或不準(zhǔn))向用戶公布,只要向用戶提供頭文件和二進(jìn)制的庫即可。用戶只需要按照頭文件中的接口聲明來調(diào)用庫功能,而不必關(guān)心接口怎么實現(xiàn)的。編譯器會從庫中提取相應(yīng)的代碼。
(2)頭文件能加強類型安全檢查。如果某個接口被實現(xiàn)或被使用時,其方式與頭文件中的聲明不一致,編譯器就會指出錯誤,這一簡單的規(guī)則能大大減輕程序員調(diào)試、改錯的負(fù)擔(dān)。
頭文件用來存放函數(shù)原型。
頭文件如何來關(guān)聯(lián)源文件?
這個問題實際上是說,已知頭文件"a.h"聲明了一系列函數(shù)(僅有函數(shù)原型,沒有函數(shù)實現(xiàn)),"b.cpp"中實現(xiàn)了這些函數(shù),那么如果我想在"c.cpp"中使用"a.h"中聲明的這些在"b.cpp"中實現(xiàn)的函數(shù),通常都是在"c.cpp"中使用#include "a.h",那么c.cpp是怎樣找到b.cpp中的實現(xiàn)呢?
其實.cpp和.h文件名稱沒有任何直接關(guān)系,很多編譯器都可以接受其他擴展名。
編譯器預(yù)處理時,要對#include命令進(jìn)行"文件包含處理":將headfile.h的全部內(nèi)容復(fù)制到#include "headfile.h"處。這也正說明了,為什么很多編譯器并不care到底這個文件的后綴名是什么----因為#include預(yù)處理就是完成了一個"復(fù)制并插入代碼"的工作。
程序編譯的時候,并不會去找b.cpp文件中的函數(shù)實現(xiàn),只有在link的時候才進(jìn)行這個工作。我們在b.cpp或c.cpp中用#include "a.h"實際上是引入相關(guān)聲明,使得編譯可以通過,程序并不關(guān)心實現(xiàn)是在哪里,是怎么實現(xiàn)的。源文件編譯后成生了目標(biāo)文件(.o或.obj文件),目標(biāo)文件中,這些函數(shù)和變量就視作一個個符號。在link的時候,需要在makefile里面說明需要連接哪個.o或.obj文件(在這里是b.cpp生成的.o或.obj文件),此時,連接器會去這個.o或.obj文件中找在b.cpp中實現(xiàn)的函數(shù),再把他們build到makefile中指定的那個可以執(zhí)行文件中。
(非常重要)
在VC中,一幫情況下不需要自己寫makefile,只需要將需要的文件都包括在project中,VC會自動幫你把makefile寫好。
通常,編譯器會在每個.o或.obj文件中都去找一下所需要的符號,而不是只在某個文件中找或者說找到一個就不找了。因此,如果在幾個不同文件中實現(xiàn)了同一個函數(shù),或者定義了同一個全局變量,鏈接的時候就會提示"redefined"
A thousand journey is started by taking the first step.
全球大的C/C++人員聚集地就在我這里,企鵝裙餿直播編程學(xué)習(xí),【14】就是我的。不管你是什么基礎(chǔ),來了就是兄弟,是兄弟就跟我一起學(xué)習(xí)C/C++!關(guān)注我,為編程點贊,每天學(xué)點小知識!工作需要學(xué)習(xí)C/C++、感興趣、為了入行、轉(zhuǎn)行學(xué)習(xí)C/C++的伙伴可以跟我學(xué)習(xí),技術(shù)大牛助你早日成為一名優(yōu)秀的程序員!
當(dāng)前標(biāo)題:C語言的(.c和.h),圈起來
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