斗牛三条大还是牛牛大

書名：零基礎學C語言（第4版）
作者名：康莉李寬
本章字數： 1982字
更新時間： 2020-06-17 18:23:11

3.5 #include預處理器指示符

源代碼最終是需要被編譯器處理的。編譯器編譯的過程比較復雜，但一般需要經歷好幾步，第一步是預處理。所謂預處理，就是在編譯前先進行一些預先處理，如代替源代碼中需要代替的部分。#include就是這么一個預處理指示指令。

為了弄清楚#include的作用，現在請讀者思考一個問題：編譯器如何知道有printf這個函數？

3.5.1 函數聲明及其作用

上節中留給讀者的試驗，修改printf為其他單詞，如print_format。在編譯的時候，編譯器會返回以下錯誤：

Warning h \cbook \src\2\2 2-helloword.c:5  missing prototype for print_format
Error :\cbook \src\2\2.2helloworldc 5 undefined reference to _print_format
編譯和連接          耗時   ：  3.3秒  返回代碼        ： 1

“Warning h\cbook\src\2\2 2-helloworl.c:5 missing prototype for print_format”這句話表明，缺了print_format的函數原型。這僅僅是一個警告。“Error:\cbook\src\2\2.2helloworldc 5 undefined reference to_print_format”這句話表明，出現一個錯誤，調用了一個沒有定義的函數print_format。

簡單解釋一下函數原型（prototype）的概念。回顧上節提到過的函數定義，函數定義由4部分組成：返回類型、函數名、參數表、函數體。前面的3部分合起來稱為函數原型。如下：

返回類型 函數名（參數表）

函數在被調用之前，一定要讓編譯器知道函數原型，這樣編譯器才知道有哪些函數名，該函數需要些什么樣類型的參數，返回什么樣類型的值。告訴編譯器函數原型的動作稱為函數聲明。如下：

返回類型 函數名(參數表);

注意函數聲明是一條語句，要用分號表示結束。

函數聲明和函數定義中的返回值類型、參數表、函數名都要一致。雖然C語言提供了很多庫函數，但是對于編譯器來說還是不確定庫函數的位置。所以即使使用的是C語言系統的庫函數，也必須向編譯器聲明。

因為在本實驗中print_format函數并沒有向編譯器聲明過其函數原型，編譯器就提出抗議——一條警告。這條警告只是提醒程序員而已，如果程序員忘記了向編譯器聲明函數原型，編譯器會自己生成一個默認的函數聲明。然而代碼中實際上調用了一個根本不存在也就是沒有定義的函數，編譯器當然就要罷工了——一條錯誤提示。

3.5.2 試驗尋找#include的作用

代碼3-1中，函數printf的聲明在哪里呢？請讀者再做一個試驗：將代碼3-1中的第一行代碼刪除掉。就是去掉“#include <stdio.h>”，再編譯看出現什么現象。整個文件代碼如下：

01      void main(void)                                                         /*主函數，入口點*/
02      {                                                                                       /*函數開始*/
03              printf("\nHello World!");                                       /*打印字符串*/
04              getchar();                                                              /*等待用戶敲入回車*/
05      }

【代碼解析】是不是編譯器又提示缺少函數原型了呢？

Warning d:\cbook\src\2\2.2-helloworld.c: 3  missing prototype for printf
Warning d:\cbook\src\2\2.2-helloworld.c: 4  missing prototype for getchar
編譯和連接 耗時：0.3秒 返回代碼：0

可以推測printf和getchar兩個函數的聲明一定在stdio.h文件里。

沒錯，在CodeBlocks的安裝目錄下，有一個include文件夾。讀者可以在Windows的文件瀏覽器中定位到CodeBlocks的安裝文件夾中，去看看include下有些什么文件。是不是在include文件夾下可以搜索到stdio.h文件？用記事本或者任意一個文本編輯器打開該文件，截取該文件中的一部分如下：

int getchar(void);
char * gets(char *);
int _getw(FILE *);
int _pclose(FILE *);
#define pclose _pclose
FILE * popen(const char *, const char *);
#define _popen popen
int printf(const char *, ...);
int dprintf(const char *, ...);
int putc(int, FILE *);

看見了“int getchar(void);”和“int printf(const char *,...);”兩行嗎？它們就是這兩個函數的聲明。

請讀者再做一個試驗：修改代碼3-1如代碼3-2所示。

代碼3-2 去掉#include語句自行添加函數聲明DeclareSelf

<-----------------------------文件名：DeclareSelf.c ---------------------------->
01      int getchar(void);
02      int printf(const char *, ...);
03
04      void main(void)                                                         /*主函數，入口點*/
05      {                                                                                       /*函數開始*/
06              printf("\nHello World!");                                       /*打印字符串*/
07              getchar();                                                              /*等待用戶按回車鍵*/
08      }                                                                                       /*函數結束*/

【代碼解析】此時編譯，順利通過。還記得初中時學過的等價交換嗎？#include和什么等價？

3.5.3 #include的作用

本節來解釋#include這行代碼的作用。

#include是C語言預處理器指示符。#和include之間可以有多個空格。#也不一定要頂格，但是一定是第一個非空白字符。#include的作用是告訴編譯器，在編譯前要做些預先處理：將后面< >中的文件內容包含到當前文件內。所謂包含，是指將< >中列出的文件的內容復制到當前文件里。

注意 #一定要是第一個非空白字符，否則編譯器會提示錯誤，并且錯誤信息和出錯原因完全不匹配。

因為getchar和printf兩個函數的聲明位于stdio.h文件中，所以用#include把stdio.h文件包含進來，自然就把getchar和printf兩個函數的聲明包含進來了。

說明函數聲明只是向編譯器登記有這么一個函數，聲明了函數而不調用這個函數是被容許的。這就是為什么包含了整個stdio.h文件（里面聲明了很多其他函數），但實際沒有使用這些函數而編譯器又不提示的原因。

讀者可能要問，stdio.h文件是個什么文件呢？std是標準（standard）的縮寫，io是Input/Output的縮寫，聯合起來就是“標準輸入輸出”的意思，一般就是與屏幕輸出和鍵盤輸入相關的內容。“.h”是C語言頭文件擴展名。所謂頭文件，就是該文件都是些函數的聲明、變量的聲明等內容，“.c”文件是C語言實現文件，是真正做事情的文件。

為了使讀者對“包含”的意思有個更明確的概念，再做一個試驗：

修改代碼3-1為代碼3-3，主要的修改就是把main函數中的“printf("\nHello Wolrd")”：刪除，但是把它移到文件string.txt中。

代碼3-3 #include的試驗AboutInclude

<----------------------------文件名：AboutInclude.c--------------------------->
01      #include <stdio.h>                                                /*包含該頭文件的目的是使用了函數printf*/
02                                                                                      /*空行，主要是為了分隔，編譯器忽略*/
03      void main(void)                                                 /*主函數，入口點*/
04      {                                                                               /*函數開始*/
05              #include "string.txt"                                   /*將.txt文件包含到程序中來*/
06              getchar();                                                      /*等待用戶按回車鍵*/
07      }                                                                               /*函數結束*/

【代碼解析】第5行代碼將一個.txt文件包含到程序中來。讀者大概可以想到，里面包含了一些函數。在AboutInclude.c同一個文件夾下面，新建一個.txt文件：string.txt。文件內容如下：

printf("\nHello World");

編譯代碼3-3，代碼順利通過，運行效果同代碼3-1。

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