相信很多同學(xué)在學(xué)習(xí)C/C++后都有這樣的疑問，#include這句話到底是怎么意思？這句話的背后隱含了什么？我們常用的stdio.h存放在了哪里？

這篇文章就來解答這個(gè)問題。

誰來處理頭文件

有上述疑問的同學(xué)很可能是因?yàn)椴皇煜ひ粋€(gè)叫預(yù)編譯器(preprocessor)的東西。

讓我們簡(jiǎn)單的了解一下可執(zhí)行程序的生成過程。

程序員寫的大家都可讀的代碼是不能被CPU直接執(zhí)行的，CPU可以執(zhí)行的代碼是二進(jìn)制機(jī)器指令，因此一定有某個(gè)過程將程序員寫的程序轉(zhuǎn)換為了機(jī)器指令，這就是編譯器。

以上大部分同學(xué)應(yīng)該都知道，但是你知道編譯器在將代碼翻譯成機(jī)器指令前其實(shí)還有一個(gè)步驟嗎？這個(gè)步驟就是預(yù)編譯。

那么預(yù)編譯都用來做什么呢？請(qǐng)注意，接下來是重點(diǎn)：

預(yù)編譯的工作非常簡(jiǎn)單，預(yù)編譯器找到源文件中#include指定的文件，然后copy這些文件的內(nèi)容并粘貼到#include這一行所在的位置。

假設(shè)在源文件a.c的第一行有一句#include ，那么預(yù)編譯器怎么處理？

預(yù)編譯找到stdio.h，把stdio.h的內(nèi)容粘貼到a.c的第一行中。

是不是很簡(jiǎn)單，完成這一過程后才是編譯器的任務(wù)。

因此我們知道，原來#include其實(shí)是告訴預(yù)編譯器把指定的頭文件內(nèi)容粘貼到當(dāng)前include所在的位置，也就是進(jìn)行文本替換。

頭文件是不會(huì)被編譯的

從上一節(jié)中我們知道頭文件原來是被預(yù)編譯器處理的，編譯器在編譯源文件時(shí)拿到的是已經(jīng)被預(yù)編譯器處理過后的源文件，因此頭文件是不會(huì)被編譯器直接處理的。

這一點(diǎn)要能意識(shí)到。

#include可以被放到代碼的任意位置

實(shí)際上#include可以出現(xiàn)在代碼中的任意一行，只不過我們習(xí)慣了在開頭使用#include，這是因?yàn)樽兞吭诼暶髦笆遣荒鼙皇褂玫摹?/p>

但是我們已經(jīng)知道了#include其實(shí)就是告訴預(yù)編譯器做一個(gè)簡(jiǎn)單的文本替換，因此任何需要進(jìn)行文本替換的需求其實(shí)都可以通過#include來完成的，記得博主很早在閱讀C代碼看到#include用作文本替換時(shí)大吃一驚，原來#include還可以這樣使用，類似這樣：

typedef enum { #include enum1, enum2,} test_enum;

實(shí)際上就是test.h中包含了一系列可以放到enum中的名字而已，預(yù)編譯器在處理時(shí)會(huì)把test.h中的內(nèi)容在這一行展開，這樣編譯器拿到的就是完整的enum定義了。

如何查看預(yù)編譯器處理后的文件

一些好奇心強(qiáng)的同學(xué)可能會(huì)問那我們能不能看到預(yù)編譯器處理后的文件嗎？

答案是可以的。

假設(shè)使用的編譯器是gcc，那么使用-E選項(xiàng)就可以，-E選項(xiàng)告訴編譯器在處理源文件時(shí)不要編譯、不要匯編和鏈接，僅預(yù)處理。

$ gcc -E test.c

使用上述命令就可以看到預(yù)處理后的文件是什么樣子的。

其它編譯器肯定也能找到類似的支持。

兩種使用頭文件的方式

你一定注意到了，其實(shí)#include有兩種寫法，一種是#include<>；另一種是#include “”，即：

#include #include "code.h"

那么這兩種使用方法有什么區(qū)別嗎？

注意，知道這兩種用法背后的含義對(duì)于程序員來說是非常重要的。

預(yù)編譯器要想處理頭文件首先必須要能找到這個(gè)頭文件。

如果一個(gè)頭文件放到了<>中，那么預(yù)編譯器會(huì)在系統(tǒng)頭文件所在的路徑下開始找，在Linux下這個(gè)路徑是/usr/include，讓我們來看一下/usr/include這個(gè)文件夾下都有什么：

我們可以看到這里有很多頭文件，注意劃紅線的位置，原來我們常用的#include就放在了這里，現(xiàn)在終于解答一個(gè)困擾了我們很久的問題。

實(shí)際上這里存放的就是標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)頭文件，關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)參見《程序員應(yīng)如何理解標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)》。

接下來就簡(jiǎn)單了，如果頭文件被放到了雙引號(hào)“”中呢？

很顯然只不過就是預(yù)編譯器搜索路徑不再是系統(tǒng)頭文件所在路徑了，而是以源文件所在位置開始查找，當(dāng)然不同的編譯器策略可能稍有差別。

當(dāng)在這些路徑中找不到include的頭文件時(shí)就會(huì)拋出錯(cuò)誤“fatal error: ***.h: No such file or directory”，這是程序員經(jīng)常遇到的錯(cuò)誤，現(xiàn)在你應(yīng)該知道怎么排查這類問題了吧。

為什么要使用頭文件

最后來回答一下為什么的問題，是啊，程序員為什么要使用頭文件這種東西呢？

還記得開始學(xué)編程時(shí)用的經(jīng)典的HelloWorld程序嗎？

#include int main() { printf("hello world\n"); return 0; }

在這段簡(jiǎn)單的代碼中實(shí)際上如果我們不使用printf函數(shù)打印東西的話根本就不需要stdio.h，那么程序就變成了這樣：

int main() { return 0;}

注意該代碼不依賴任何頭文件，不要懷疑，該代碼可以正確的編譯運(yùn)行。

如果程序員愿意的話可以把項(xiàng)目所有實(shí)現(xiàn)代碼都放到這個(gè)文件中，就像這樣：

void funA() { ...}void funB() { ...}int main() { ... funA(); funB();}

該程序不依賴任何頭文件，所有實(shí)現(xiàn)代碼都放到了一個(gè)源文件，而對(duì)于現(xiàn)在稍微有規(guī)模的軟件項(xiàng)目其代碼量都在十幾萬、甚至上百萬，你能想象一個(gè)包含十幾萬行代碼的源文件是一種怎樣的場(chǎng)景嗎？

這樣的代碼有沒有可能寫出呢？

答案是有的，只要這個(gè)項(xiàng)目的程序員對(duì)于所有使用到的輪子都從頭到尾重復(fù)打造一遍，比如自己實(shí)現(xiàn)用到的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的函數(shù)，比如printf，自己實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等等等等。

而且這樣的項(xiàng)目有沒有辦法維護(hù)呢？

答案是有的，重賞之下必有勇夫，只要開出百萬年薪必然有人入坑。

因此，我們發(fā)現(xiàn)這樣寫代碼不但要重復(fù)造輪子還極其難以維護(hù)。

所以現(xiàn)在的軟件工程一項(xiàng)原則就是復(fù)用，能復(fù)用其它人的代碼絕不會(huì)自己重復(fù)寫一份。

那么問題來了，我們?cè)撛鯓邮褂闷渌藢懞玫拇a呢？

我們?cè)撜{(diào)用哪些函數(shù)，這些函數(shù)的返回值是什么？參數(shù)是什么？

頭文件幫程序員解決了上述問題。

頭文件里仔仔細(xì)細(xì)的寫好了該模塊有哪些函數(shù)可供使用者調(diào)用、返回值是什么、參數(shù)是什么，但頭文件中并不會(huì)包含實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)镃/C++語言不要求函數(shù)的聲明和實(shí)現(xiàn)必須呆在同一個(gè)地方。

因此你會(huì)看到，頭文件的作用其實(shí)是和我們常用的說明書沒什么區(qū)別。

現(xiàn)在問題就簡(jiǎn)單了，我們?cè)僖膊恍枰粋€(gè)包含幾十萬代碼的源文件了，程序員可以將其模塊化，各個(gè)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)一個(gè)模塊，每個(gè)模塊會(huì)編寫一些頭文件供其它人調(diào)用，同時(shí)每個(gè)模塊只寫一次，其它團(tuán)隊(duì)有需要可以直接使用，最后再把各個(gè)模塊組合起來，這樣大家各司其職又能最大程度實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用。

最后值得注意的一點(diǎn)就是，頭文件其實(shí)是讓編譯器知道該怎樣生成調(diào)用函數(shù)的機(jī)器指令，而真正將相關(guān)代碼打包到可執(zhí)行程序的是鏈接器，因此作為程序員不僅需要指定用哪些頭文件，還要指定頭文件中函數(shù)的實(shí)現(xiàn)代碼，也就是程序員常說的庫(kù)在哪里。

總結(jié)

現(xiàn)在大家應(yīng)該對(duì)頭文件有一個(gè)全面的認(rèn)知了吧，原來include只是告訴預(yù)編譯器在當(dāng)前位置展開頭文件，同時(shí)我們也知道了兩種include的使用方法及其區(qū)別，最后我們了解了為什么要發(fā)明頭文件這種技術(shù)，希望這篇文章能幫你徹底理解頭文件。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的c++ include 路径_程序员应如何理解include的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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