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C语言 15 预处理

article 2024/11/20 8:34:36

C 语言学习已经快要接近尾声了，但是有一个东西迟迟还没有介绍，就是一直在写的：

#include <stdio.h>

这到底是个什么东西，为什么每次都要加上呢？这里将详细讨论它缘由。

C 语言中带 # 号的指令并不是 C 关键字的一部分，不属于 C 语言。

带 # 号的指令是写给编译器看的，告诉它一些事情，好让它更好的为 C 代码服务。

比如 #include</font> 指令就是告诉编译器看到这句话就要把我写的文件包含进来，#define 指令就是告诉编译器看到这个宏就用前面已经定义好的内容替换。

文件包含

当预处理器发现#include指令时，会查看后面的文件名并把文件的内容包含到当前文件中，来替换掉#include指令。比如：

int main() {
    printf("Hello World!");
}

这个函数是由系统提供的函数，实际上这个函数是在其他源文件中定义好的，而定义这个函数的源文件，就是stdio.h，可以点进去看看：

除了printf之外，看到还有很多很多的函数原型定义，他们都写到这个源文件中，而这个文件并不是以.c结尾的，而是以.h结尾的，这种文件称为头文件。头文件一般仅包含定义一类的简单信息，只要能让编译器认识就行了。

而#include则是将这些头文件中提供的信息包含到 C 语言源文件中，这样才能使用定义好的printf函数，如果不添加这个指令的话，那么会：

直接不认识了，如果不告诉编译器这个函数是从哪来的，它怎么知道这个函数的具体定义是什么，程序又该怎么执行呢？

#include的具体使用格式如下：

#include <文件名称>

当然也可以写成：

#include "文件名称"

这两种写法虽然都能引入头文件，但是区别还是有的：

尖括号： 引用的是编译器的库路径里面的头文件。
双引号： 引用的是程序目录中相对路径中的头文件，如果找不到再去上面的库里面找。

可以看到系统已经提供好了多种多样的头文件了，通过这些系统提供的库，就可以做很多的事情了。

当然也可以自己编写一个头文件，直接在项目根目录下创建一个新的 C/C++ 头文件 test.h：

// 声明函数原型
int test(int a, int b);

接着就可以编写源文件 test.c 引入这个头文件了：

#include <stdio.h>
// 因为是自己项目目录中的，所以需要使用双引号
#include "test.h" 

int main() {
    // 这样就可以使用头文件中声明的函数了
    int c = test(1, 2);
    printf("%d", c);
}

// 编写函数具体实现
int test(int a, int b) {   
    return a + b;
}

实际上预处理器正是通过头文件得到编译代码时所需的一些信息，然后才能把程序需要的内容（比如这里要用到的 test函数）替换到源文件中，最后才能正确编译为可执行程序。

比如现在要做一个学生管理库 student.h，这个库中提供了学生结构体的定义，以及对学生信息相关操作：

// 学生结构体定义
struct stu {
    int id;
    int age;
    char name[20];
} typedef Student;

// 打印学生信息
void print(Student* student);

// 修改年龄
void modifyAge(Student* student, int newAge);

// 修改学号
void modifyId(Student* student, int newId);

再定义源文件 student.c：

#include <stdio.h>
#include "student.h"

int main() {
    Student student = {1, 18, "小明"};
    modifyAge(&student, 19);
    print(&student);
}

void print(Student* student) {
    printf("ID: %d, 姓名: %s, 年龄: %d岁\n", student->id, student->name, student->age);
}

void modifyAge(Student* student, int newAge) {
    student->age = newAge;
}

void modifyId(Student* student, int newId) {
    student->id = newId;
}