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深入理解include预编译原理

时间:2017-02-21 13:30:29      阅读:185      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:linu   产生   xxx   理解   操作   nbsp   为什么   并且   设置   

你了解 #include 某个 .h 文件后,编译器做了哪些操作么? 你清楚为什么在 .h文件中定义函数实现的话需要在函数前面加上 static 修饰么?你知道 #ifndef……#define……#endif 这种防止头文件重复包含的精髓所在么?本文就是来探讨这些问题,并给出我的理解和思考,欢迎大家留言交流。

1.  #include 命令的作用

1.1  什么情况不使用 include

//a.c文件 
 
void test_a() 
{ 
    return;  
} 
 
 
//b.c文件 
 
void test_a();  // 函数声明 
 
void test_b() 
{ 
    test_a();    // 由于上面已经声明了,所以可以使用 
}

其实,这样的工程,可以不用使用 include 预编译命令。

 

1.2  什么情况使用 include

如果工程里面的函数特别多,那么按照上面的做法,则必须在每一个 .c 文件的开头列出所有本文件调用过的函数的声明,这样很不高效,而且一旦某个函数的形式发生变化,又得一个一个改 .c 开头的函数声明。 

因此,#include 预编译命令诞生。

//a.c文件 
 
void test_a() 
{ 
     return;  
} 
 
//a.h文件 
 
void test_a(); 
 
//b.c文件 
 
#include "a.h"    // 包含含有 test_a() 函数声明的头文件 
 
void test_b() 
{ 
    test_a();         
}

 

1.3  #include 起到什么效果

上述代码在编译器进行预编译的时候,遇到 #include "a.h" ,则会把整个 a.h 文件都copy到 b.c 的开头,因此,在实际编译 b.c 之前,b.c 已经被修改为了如下形式:

//b.c 预编译后的临时文件 
 
void test_a(); 
 
void test_b() 
{ 
    test_a();         
}

由此可见,得到的效果和手动加 test_a() 函数声明时的效果相同。

#tips# 在Linux下,可以使用 gcc -E b.c 来查看预编译 b.c 后的效果。

 

2. static 关键词的使用

2.1  什么叫函数重复定义

我们经常会遇到报错,说变量或者函数重复定义。那么,在此,首先我举例说明一下什么叫函数的重复定义。

//a.c文件 
 
void test() 
{ 
    return; 
} 
 
//b.c文件 
 
void test() 
{ 
    return; 
}

那么,在编译的时候是不会报错的,但是,在链接的时候,会出现报错:

multiple definition of `test‘,因为在同一个工程里面出现了两个test函数的定义。

 

2.2  在.h里面写函数实现

如果在 .h 里面写了函数实现,会出现什么情况?

//a.h文件 
 
void test_a() 
{ 
   return;     
} 
 
//b.c文件 
 
#include "a.h" 
 
void test_b() 
{ 
    test_a(); 
}

预编译后,会发现,b.c 被修改为如下形式:

//b.c 预编译后的临时文件 
 
void test_a() 
{ 
   return;     
} 
 
void test_b() 
{ 
    test_a(); 
}

当然,这样目前是没有什么问题的,可以正常编译链接成功。但是,如果有一个 c.c 也包含的 a.h 的话,怎么办?

//c.c文件 
 
#include "a.h" 
 
void test_c() 
{ 
    test_a(); 
}

同上,c.c 在预编译后,也形成了如下代码:

// c.c 预编译后的临时文件 
 
void test_a() 
{ 
    return;     
} 
 
void test_c() 
{ 
    test_a(); 
}

那么,在链接器进行链接(link)的时候,会报错:

multiple definition of `test_a‘

因此,在 .h 里面写函数实现的弊端就暴露出来了。但是,经常会有这样的需求,将一个函数设置为 内联(inline) 函数,并且放在 .h 文件里面,那么,怎样才能防止出现上述 重复定义的报错呢?

 

2.3  static 关键词

应对上面的情况,static关键词很好地解决了这个问题。

用static修饰函数,则表明该函数只能在本文件中使用,因此,当不同的文件中有相同的函数名被static修饰时,不会产生重复定义的报错。例如:

//a.c文件 
 
static void test() 
{ 
    return; 
} 
 
void test_a() 
{ 
    test(); 
} 
 
//b.c文件 
 
static void test() 
{ 
    return; 
} 
 
void test_b() 
{ 
    test(); 
}

编译工程时不会报错,但是test()函数只能被 a.c 和 b.c 中的函数调用,不能被 c.c 等其他文件中的函数调用。

那么,用static修饰 .h 文件中定义的函数,会有什么效果呢?

//a.h文件 
 
static void test() 
{ 
    return; 
} 
 
//b.c文件 
 
#include "a.h" 
 
void test_b() 
{ 
    test(); 
} 
 
//c.c文件 
 
#include "a.h" 
 
void test_c() 
{ 
    test(); 
}

这样的话,在预编译后,b.c 和 c.c 文件中,由于 #include "a.h" ,故在这两个文件开头都会定义 static void test() 函数,因此,test_b() 和 test_c() 均调用的是自己文件中的 static void test() 函数 , 因此不会产生重复定义的报错。

因此,结论,在 .h 文件中定义函数的话,建议一定要加上 static 关键词修饰,这样,在被多个文件包含时,才不会产生重复定义的错误

 

3.  防止头文件重复包含

经常写程序的人都知道,我们在写 .h 文件的时候,一般都会加上

#ifndef    XXX 
#define   XXX  
…… 
#endif

这样做的目的是为了防止头文件的重复包含,具体是什么意思呢?

它不是为了防止多个文件包含某一个头文件,而是为了防止一个头文件被同一个文件包含多次。具体说明如下:

//a.h文件 
 
static void test_a() 
{ 
    return; 
} 
 
//b.c文件 
 
#include "a.h" 
 
void test_b() 
{ 
    test_a(); 
} 
 
//c.c 
 
#include "a.h" 
 
void test_c() 
{ 
    test_a(); 
}

这样是没有问题的,但下面这种情况就会有问题。

 

//a.h文件 
 
static void test_a() 
{ 
    return; 
} 
 
//b.h文件 
 
#include "a.h" 
 
//c.h文件 
 
#include "a.h" 
 
//main.c文件 
 
#include "b.h" 
#include "c.h" 
 
void main() 
{ 
    test_a(); 
}

这样就不小心产生问题了,因为 b.h 和 c.h 都包含了 a.h,那么,在预编译main.c 文件的时候,会展开为如下形式:

//main.c 预编译之后的临时文件 
 
static void test_a() 
{ 
    return; 
} 
 
static void test_a() 
{ 
    return; 
} 
 
void main() 
{ 
    test_a(); 
}

在同一个 .c 里面,出现了两次 test_a() 的定义,因此,会出现重复定义的报错。

但是,如果在 a.h 里面加上了

#ifndef    XXX 
#define   XXX  
…… 
#endif

 的话,就不会出现这个问题了。

例如,上面的 a.h 改为:

//a.h 文件 
 
#ifndef  A_H 
#define A_H 
 
static void test_a() 
{ 
    return; 
} 
 
#endif

预编译展开main.c则会出现:

//main.c 预编译后的临时文件 
 
#ifndef A_H 
#define A_H 
 
static void test_a() 
{ 
    return; 
} 
 
#endif 
 
#ifndef A_H 
#define A_H 
 
static void test_a() 
{ 
    return; 
} 
 
#endif 
 
void main() 
{ 
    test_a(); 
}

在编译main.c时,当遇到第二个 #ifndef  A_H ,由于前面已经定义过 A_H,故此段代码被跳过不编译,因此,不会产生重复定义的报错。这就是 #ifndef……#define……#endif 的精髓所在。

 

转自:http://ticktick.blog.51cto.com/823160/596179/

参考:http://blog.csdn.net/softmanfly/article/details/41699511

深入理解include预编译原理

标签:linu   产生   xxx   理解   操作   nbsp   为什么   并且   设置   

原文地址:http://www.cnblogs.com/liushui-sky/p/6423553.html

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