C语⾔中有关外部函数调⽤的问题
⾸先指出⼀点,我们通常所说的编译器并⾮仅指编译器,确切来说是编译⼯具链,⾥⾯包括了预编译器、编译器、汇编器和连接器。
对于外部函数实体(处于调⽤函数所在源⽂件之外的其他源⽂件中的函数),是在链接过程中,才会被寻和添加进程序,⼀旦没有到函数实体,就会报错,⽆法成功链接。
⽽外部函数的声明(⼀般声明在头⽂件中)只是令程序顺利通过编译⽽已,此时并不需要搜索到外部函数的实体。
当然,外部函数实体所在源⽂件也需要被编译为⽬标⽂件,⾄于链接时 如何到该函数实体,这由链接器完成。
另外,头⽂件和对应源⽂件的命名是没有任何必然联系的。
下⾯在⽹上了⼀篇博⽂:
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:
#include
#include "mytest.h"
int main(int argc,char **argv)
{
test = 25;
printf("%d/n",test);
}
自定义函数怎么用c语言
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这两个⽂件,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)查与之同名的实现⽂件(扩展名为.cpp或.c,此例中为mylib.c),如果到该⽂件,并在其中到该函数(此例中为void
test())的实现代码,则继续编译;如果在指定⽬录不到实现⽂件,或者在该⽂件及后续的各include⽂件中未到实现代码,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.c⽂件和.h⽂件的概念与联系
      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?
(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。
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⽂件中都去⼀下所需要的符号,⽽不是只在某个⽂件中或者说到⼀个就不了。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”.

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