C中的C文件与h文件辨析（转）

 简单的说其实要理解C文件与头文件（即.h）有什么不同之处，首先需要弄明白编译器的工作过程，一般说来编译器会做以下几个过程：

      1.预处理阶段

　　2.词法与语法分析阶段

　　3.编译阶段，首先编译成纯汇编语句，再将之汇编成跟CPU相关的二进制码，生成各个目标文件 (.obj文件)

　　4.连接阶段，将各个目标文件中的各段代码进行绝对地址定位，生成跟特定平台相关的可执行文件，当然，最后还可以用objcopy生成纯二进制码，也就是去掉了文件格式信息。（生成.exe文件）

 

　　编译器在编译时是以C文件为单位进行的，也就是说如果你的项目中一个C文件都没有，那么你的项目将无法编译，连接器是以目标文件为单位，它将一个或多个目标文件进行函数与变量的重定位，生成最终的可执行文件，在PC上的程序开发，一般都有一个main函数，这是各个编译器的约定，当然，你如果自己写连接器脚本的话，可以不用main函数作为程序入口！！！！

　　（main .c文件 目标文件 可执行文件）

　　有了这些基础知识，再言归正传，为了生成一个最终的可执行文件，就需要一些目标文件，也就是需要C文件，而这些C文件中又需要一个main函数作为可执行程序的入口，那么我们就从一个C文件入手，假定这个C文件内容如下：

 

　　

 1 #include <stdio.h>
 2 
 3 　　#include "mytest.h"
 4 
 5 　　int main(int argc,char **argv)
 6 
 7 　　{ 
 8 
 9 　　　　test = 25;
10 
11 　　　　printf("test.................%d\n",test);
12 
13 　　}

 

　　mytest.h头文件内容如下：

　　

int test;

 

 

　　现在以这个例子来讲解编译器的工作：

　　1.预处理阶段：编译器以C文件作为一个单元，首先读这个C文件，发现第一句与第二句是包含一个头文件，就会在所有搜索路径中寻找这两个文件， 找到之后，就会将相应头文件中再去处理宏，变量，函数声明，嵌套的头文件包含等，检测依赖关系，进行宏替换，看是否有重复定义与声明的情况发生，最后将那 些文件中所有的东东全部扫描进这个当前的C文件中，形成一个中间"C文件"

　　2.编译阶段，在上一步中相当于将那个头文件中的test变量扫描进了一个中间C文件，那么test变量就变成了这个文件中的一个全局变量，此 时就将所有这个中间C文件的所有变量，函数分配空间，将各个函数编译成二进制码，按照特定目标文件格式生成目标文件，在这种格式的目标文件中进行各个全局 变量，函数的符号描述，将这些二进制码按照一定的标准组织成一个目标文件

　　3.连接阶段，将上一步成生的各个目标文件，根据一些参数，连接生成最终的可执行文件，主要的工作就是重定位各个目标文件的函数，变量等，相当 于将个目标文件中的二进制码按一定的规范合到一个文件中再回到C文件与头文件各写什么内容的话题上：理论上来说C文件与头文件里的内容，只要是C语言所支 持的，无论写什么都可以的，比如你在头文件中写函数体，只要在任何一个C文件包含此头文件就可以将这个函数编译成目标文件的一部分（编译是以C文件为单位 的，如果不在任何C文件中包含此头文件的话，这段代码就形同虚设），你可以在C文件中进行函数声明，变量声明，结构体声明，这也不成问题！！！那为何一定 要分成头文件与C文件呢？又为何一般都在头件中进行函数，变量声明，宏声明，结构体声明呢？而在C文件中去进行变量定义，函数实现呢？？原因如下：

　　1.如果在头文件中实现一个函数体，那么如果在多个C文件中引用它，而且又同时编译多个C文件，将其生成的目标文件连接成一个可执行文件，在每 个引用此头文件的C文件所生成的目标文件中，都有一份这个函数的代码，如果这段函数又没有定义成局部函数，那么在连接时，就会发现多个相同的函数，就会报 错 

　　2.如果在头文件中定义全局变量，并且将此全局变量赋初值，那么在多个引用此头文件的C文件中同样存在相同变量名的拷贝，关键是此变量被赋了初 值，所以编译器就会将此变量放入DATA段，最终在连接阶段，会在DATA段中存在多个相同的变量，它无法将这些变量统一成一个变量，也就是仅为此变量分 配一个空间，而不是多份空间，假定这个变量在头文件没有赋初值，编译器就会将之放入 BSS段，连接器会对BSS段的多个同名变量仅分配一个存储空间

　　3.如果在C文件中声明宏，结构体，函数等，那么我要在另一个C文件中引用相应的宏，结构体，就必须再做一次重复的工作，如果我改了一个C文件 中的一个声明，那么又忘了改其它C文件中的声明，这不就出了大问题了，程序的逻辑就变成了你不可想象的了，如果把这些公共的东东放在一个头文件中，想用它 的C文件就只需要引用一个就OK了！！！这样岂不方便，要改某个声明的时候，只需要动一下头文件就行了

　　4.在头文件中声明结构体，函数等，当你需要将你的代码封装成一个库，让别人来用你的代码，你又不想公布源码，那么人家如何利用你的库呢？也就 是如何利用你的库中的各个函数呢？？一种方法是公布源码，别人想怎么用就怎么用，另一种是提供头文件，别人从头文件中看你的函数原型，这样人家才知道如何 调用你写的函数，就如同你调用printf函数一样，里面的参数是怎样的？？你是怎么知道的？？还不是看人家的头文件中的相关声明啊！！！当然这些东东都 成了C标准，就算不看人家的头文件，你一样可以知道怎么使用

 

　　c语言中.c和.h文件的困惑

　　本质上没有任何区别。 只不过一般：.h文件是头文件，内含函数声明、宏定义、结构体定义等内容

　　.c文件是程序文件，内含函数实现，变量定义等内容。而且是什么后缀也没有关系，只不过编译器会默认对某些后缀的文件采取某些动作。你可以强制编译器把任何后缀的文件都当作c文件来编。

　　这样分开写成两个文件是一个良好的编程风格。

　　而且，比方说 我在aaa.h里定义了一个函数的声明，然后我在aaa.h的同一个目录下建立aaa.c ，aaa.c里定义了这个函数的实现，然后是在main函数所在.c文件里#include这个aaa.h 然后我就可以使用这个函数了。 main在运行时就会找到这个定义了这个函数的aaa.c文件。

　　这是因为：

　　main函数为标准C/C++的程序入口，编译器会先找到该函数所在的文件。

　　假定编译程序编译myproj.c（其中含main()）时，发现它include了mylib.h（其中声明了函数void test()），那么此时编译器将按照事先设定的路径（Include路径列表及代码文件所在的路径）查找与之同名的实现文件（扩展名为.cpp或.c， 此例中为mylib.c），如果找到该文件，并在其中找到该函数（此例中为void test()）的实现代码，则继续编译；如果在指定目录找不到实现文件，或者在该文件及后续的各include文件中未找到实现代码，则返回一个编译错 误.其实include的过程完全可以"看成"是一个文件拼接的过程，将声明和实现分别写在头文件及C文件中，或者将二者同时写在头文件中，理论上没有本 质的区别。

 

　　以上是所谓动态方式。

　　对于静态方式，基本所有的C/C++编译器都支持一种链接方式被称为Static Link，即所谓静态链接。

　　在这种方式下，我们所要做的，就是写出包含函数，类等等声明的头文件（a.h,b.h,...），以及他们对应的实现文件 （a.cpp,b.cpp,...），编译程序会将其编译为静态的库文件（a.lib,b.lib,...）。在随后的代码重用过程中，我们只需要提供相 应的头文件（.h）和相应的库文件（.lib），就可以使用过去的代码了。

　　相对动态方式而言，静态方式的好处是实现代码的隐蔽性，即C++中提倡的"接口对外，实现代码不可见"。有利于库文件的转发.

 

　　如果说难题最难的部分是基本概念，可能很多人都会持反对意见，但实际上也确实如此。我高中的时候学物理，老师抓的重点就是概念--概念一定要搞 清，于是难题也成了容易题。如果你能分析清楚一道物理难题存在着几个物理过程，每一个过程都遵守那一条物理定律(比如动量守恒、牛II定律、能量守恒)， 那么就很轻松的根据定律列出这个过程的方程，N个过程必定是N个N元方程，难题也就迎刃而解。即便是高中的物理竞赛难题，最难之处也不过在于：

　　(1)、混淆你的概念，让你无法分析出几个物理过程，或某个物理过程遵循的那条物理定律；

　　(2)、存在高次方程，列出方程也解不出。而后者已经是数学的范畴了，所以说，最难之处还在于掌握清晰的概念；

　　程序设计也是如此，如果概念很清晰，那基本上没什么难题(会难在数学上，比如算法的选择、时间空间与效率的取舍、稳定与资源的平衡上)。但是， 要掌握清晰的概念也没那么容易。比如下面这个例子，看看你有没有很清晰透彻的认识。 //a.h void foo(); //a.c #include "a.h" //我的问题出来了：这句话是要，还是不要？ void foo() { return; } //main.c #include "a.h" int main(int argc, char *argv[]) { foo(); return 0; }

 

　　针对上面的代码，请回答三个问题： a.c 中的 #include "a.h" 这句话是不是多余的？

　　为什么经常见 xx.c 里面 include 对应的 xx.h？

　　如果 a.c 中不写，那么编译器是不是会自动把 .h 文件里面的东西跟同名的 .c 文件绑定在一起？（不会）

　　（请针对上面3道题仔细考虑10分钟，莫要着急看下面的解释。:) 考虑的越多，下面理解的就越深。）

　　好了，时间到！请忘掉上面的3道题，以及对这三道题引发出的你的想法，然后再听我慢慢道来。正确的概念是：从C编译器角度看，.h和.c皆是浮 云，就是改名为.txt、.doc也没有大的分别。换句话说，就是.h和.c没啥必然联系。.h中一般放的是同名.c文件中定义的变量、数组、函数的声 明，需要让.c外部使用的声明。这个声明有啥用？只是让需要用这些声明的地方方便引用。因为 #include "xx.h" 这个宏其实际意思就是把当前这一行删掉，把 xx.h 中的内容原封不动的插入在当前行的位置。由于想写这些函数声明的地方非常多（每一个调用 xx.c 中函数的地方，都要在使用前声明一下子），所以用 #include "xx.h" 这个宏就简化了许多行代码--让预处理器自己替换好了。也就是说，xx.h 其实只是让需要写 xx.c 中函数声明的地方调用（可以少写几行字），至于 include 这个 .h 文件是谁，是 .h 还是 .c，还是与这个 .h 同名的 .c，都没有任何必然关系。

　　这样你可能会说：啊？那我平时只想调用 xx.c 中的某个函数，却 include了 xx.h 文件，岂不是宏替换后出现了很多无用的声明？没错，确实引入了很多垃圾，但是它却省了你不少笔墨，并且整个版面也看起来清爽的多。鱼与熊掌不可得兼，就是 这个道理。反正多些声明（.h一般只用来放声明，而放不定义，参见拙著"过马路，左右看"）也无害处，又不会影响编译，何乐而不为呢？

 

　　翻回头再看上面的3个问题，很好解答了吧？答：不一定。这个例子中显然是多余的。但是如果.c中的函数也需要调用同个.c中的其它函数，那么这 个.c往往会include同名的.h，这样就不需要为声明和调用顺序而发愁了（C语言要求使用之前必须声明，而include同名.h一般会放在.c的 开头）。有很多工程甚至把这种写法约定为代码规范，以规范出清晰的代码来。

 

　　答：1中已经回答过了。

　　答：不会。问这个问题的人绝对是概念不清，要不就是想混水摸鱼。非常讨厌的是中国的很多考试出的都是这种烂题，生怕别人有个清楚的概念了，绝对要把考生搞晕。

　　搞清楚语法和概念说易也易，说难也难。窍门有三点： 不要晕着头工作，要抽空多思考思考，多看看书；

　　看书要看好书，问人要问强人。烂书和烂人都会给你一个错误的概念，误导你；

　　勤能补拙是良训，一分辛苦一分才；

 

　　（1）通过头文件来调用库功能。在很多场合，源代码不便（或不准）向用户公布，只要向用户提供头文件和二进制的库即可。用户只需要按照头文件中的接口声明来调用库功能，而不必关心接口怎么实现的。编译器会从库中提取相应的代码。

　　（2）头文件能加强类型安全检查。如果某个接口被实现或被使用时，其方式与头文件中的声明不一致，编译器就会指出错误，这一简单的规则能大大减轻程序员调试、改错的负担。

　　头文件用来存放函数原型。

　　头文件如何来关联源文件？

 

　　这个问题实际上是说，已知头文件"a.h"声明了一系列函数(仅有函数原型,没有函数实现)，"b.cpp"中实现了这些函数，那么如果我想 在"c.cpp"中使用"a.h"中声明的这些在"b.cpp"中实现的函数，通常都是在"c.cpp"中使用#include "a.h",那么c.cpp是怎样找到b.cpp中的实现呢？

　　其实.cpp和.h文件名称没有任何直接关系，很多编译器都可以接受其他扩展名。

 

　　谭浩强老师的《C程序设计》一书中提到，编译器预处理时，要对#include命令进行"文件包含处理"：将headfile.h的全部内容复 制到#include "headfile.h"处。这也正说明了，为什么很多编译器并不care到底这个文件的后缀名是什么----因为#include预处理就是完成了一 个"复制并插入代码"的工作。

　　程序编译的时候，并不会去找b.cpp文件中的函数实现，只有 在link的时候才进行这个工作。我们在b.cpp或c.cpp中用#include "a.h"实际上是引入相关声明，使得编译可以通过，程序并不关心实现是在哪里，是怎么实现的。源文件编译后成生了目标文件（.o或.obj文件），目标 文件中，这些函数和变量就视作一个个符号。在link的时候，需要在makefile里面说明需要连接哪个.o或.obj文件（在这里是b.cpp生成 的.o或.obj文件），此时，连接器会去这个.o或.obj文件中找在b.cpp中实现的函数，再把他们build到makefile中指定的那个可以 执行文件中。

 （非常重要）

　　在VC中，一帮情况下不需要自己写makefile，只需要将需要的文件都包括在project中，VC会自动帮你把makefile写好。

 

　　通常，编译器会在每个.o或.obj文件中都去找一下所需要的符号，而不是只在某个文件中找或者说找到一个就不找了。因此，如果在几个不同文件中实现了同一个函数，或者定义了同一个全局变量，链接的时候就会提示"redefined"

 

转自：http://www.cnblogs.com/linyilong/p/4725821.html