深入理解C程序的#include和头文件，让c工程只有.h文件（狗头）

前言

（1）今天看到一个有一个头文件写上了#pragma once，刚开始有点懵。后面发现这个也是头文件防止被重复包含的一种写法。

（2）然后我打算写一篇关于头文件防止重复包含的博客。写着写着，突然就想到了，为啥要防止头文件重复包含。

（3）不知怎么的，就追溯到了c工程编译里面去了。本文将会深入介绍C程序的#include和头文件。并且介绍c工程的两种防止头文件被重复包含的写法。

为什么需要防止头文件重复包含

头文件中一般都含有什么

（1）在讲解头文件包含的两种写法之前，我们需要先知道，为什么防止头文件重复包含？

（2）首先，我们需要知道，C工程中，头文件一般会放置哪些元素。就我的个人经验来说，一般头文件只会放五个东西。

// 头文件包含
#include  "stm32f10x.h"
// 宏定义
#define PI 3.14159
// 函数声明
int add(int a, int b);
int subtract(int a, int b);
int multiply(int a, int b);
double divide(double a, double b);
//extern申明外部变量
extern int global_variable; // 只是声明，不是定义
// 结构体类型定义
typedef struct Point {
    int x;
    int y;
} Point;

深入理解#include和头文件

实操1---正常工程文件写法

（1）我们都知道，一个工程中会存在很多个c文件和h文件。C语言我们规定了c文件中负责编写逻辑代码，h文件负责进行一些申明。

（2）我们C文件通过h文件获取一些申明信息，比如main.c需要获得test.c中的add()函数，我们只需要使用#include "test.h"就可以包含test.c中的add()函数。

（3）使用gcc编译之后发现，这种常规写法是没有问题的。

/**************  mian.c  **************/   
#include "test.h"
int main()
{
	add(3,4);
	return 0;
}
/**************  test.h  **************/ 
int add(int a,int b);
/**************  test.c  **************/ 
int add(int a,int b)
{
	return a+b;
}

实操2---工程文件没有一个头文件

（1）现在我们更改写法，假设我们不用.h文件，而是直接在main.c里面上面写一个函数声明。

（2）编译通过，运行成功。所以我们可以看到，一个工程文件，可以不需要头文件。

/**************  mian.c  **************/   
#include "test.h"
int add(int a,int b);
int main()
{
	add(3,4);
	return 0;
}
/**************  test.c  **************/ 
int add(int a,int b)
{
	return a+b;
}

头文件有啥用

（1）通过上面这个例子，我们知道，一个工程没有头文件也可也正常运转。那么需要一个头文件做什么呢？

（2）因为上面的代码比较少，所以看不出头文件的作用。假设，我们在开发一个大型的项目，里面肯定会有很多函数调用。如果没有头文件，那么在编写一个c文件的时候，都需要在上面写一大堆的函数声明。如下

int add(int a, int b);
int subtract(int a, int b);
int multiply(int a, int b);
double divide(double a, double b);
int main()
{
	int a=4,b=6,c;
	c = add(a,b);
	c = subtract(a,b);
	c = multiply(a,b);
	c = divide(a,b);
	return 0;
}

（3）所以说，我们可以看到，头文件作用就是存放函数申明的。说白了，头文件就是一个C文件的目录 。我们只需要看一下头文件，就可以知道对应的C文件大概实现了一些啥。

（4）但是我们知道，头文件一般不只有函数声明还有结构体定义，extern声明外部变量，宏定义。这个也可以理解为目录的一部分信息。我们只需要看一下头文件的，就大体知道对应的C文件有一些啥。

头文件命名

（1）我们知道了，头文件其实就是一个C文件的目录，那么头文件命名有什么讲究吗？

（2）当然是有的。一般来说，main.c是没有头文件的，因为我们的主要业务程序都是在main.c中进行，所以他不需要专门配置一个头文件。

（3）但是我们都知道，为了让程序更好移植，都推崇模块化设计思想。所以，我们的每一个其他模块文件，都需要配置一个头文件。当我们拿到这个模块的时候，只需要看一下他的头文件都有一些啥。就大体知道需要怎么使用了，至于底层的实现，等出现bug的时候再研究。

（4）因为头文件是为了描述一个C文件的，所以规定头文件和C文件名字要一样。比如给我们的C文件是OLED.c，那么他的头文件就应该是OLED.h。

（5）这个时候，可能有些叛逆骚年想问，我OLED.c的头文件命名为nb.h可以不？答案肯定是可以的，只要不怕被打。

#include做了什么？

（1）现在我们知道了头文件是一些啥了，现在我们看看#include做了什么。

（2）使用gcc -E指令，我们可以看到C文件的预编译之后的结果。通过下面的结果，我们可以看到，#include本质就是将后面包含的文件内容拷贝过来 。

（3）可能还有一些人还想让我说一些什么，但是的确没有可以讲的了。（苦笑）因为#include说白了就是进行一次拷贝。

实操3---工程文件存在一个头文件被重复包含

（1）现在我们已经了解了，头文件和#include的作用之后，现在再次扩展。我们在正常的开发中，一个头文件肯定会被多次包含的。就拿stdio.h文件为例子，这个头文件中包含了printf函数的声明，所以绝大多是，C文件都需要使用#include <stdio.h>进行头文件包含。

（2）我们上面知道了#include其实就是对头文件进行拷贝，如果我们的main.c使用包含了b.h和a.h，而a.h又包含了b.h。这样就会出现重复包含的问题。

/**************  mian.c  **************/   
#include "a.h"
#include "b.h"
int main() 
{
    int result = add(three, 4);
    return 0;
}
/**************  a.h  **************/ 
#define three 3
int add(int a, int b);
extern int x;
/*
struct student{
	char* name;
	int age;
	char* sex;
};
*/
/**************  b.h  **************/ 
#include "a.h"

（3）现在我们使用gcc进行编译会发现，可以成功编译，再进行运行。结果会看到，也可以正常运行。

（4）可能有些人会有疑惑了，什么鬼，不应该会出现头文件被重复包含的报错吗？

（5）非常不幸，不会的。对C文件变成可执行文件的流程有一点点了解的人会知道。C文件到可执行文件需要经过，预处理，编译，汇编，链接 这四个过程，而我们的语法检测是再编译期间 。那么就存在一个问题，如果C文件经过了预处理，最终产生的C文件符合语法就不会产生报错！

（6）现在我们来看看main.c经过预处理之后的样子吧。我们会发现预处理其实就做了两件事：

<1>让three变成数字3

<2>然后将函数声明和extern拷贝两次放在test.i中。

（7）虽然函数声明和extern被重复写了两次，但是这样写是符合C语言语法的。所以如果头文件中只有宏定义，函数声明和extern，不写条件编译也是不会进行报错的。

（8）但是我个人建议所有头文件还是写上条件编译的。因为，虽然你文件不会进行报错，但是那样会减少编译效率，会导致编译器多次读取和处理相同的代码，增加了编译时间和开销。

（9）但是有些人要问了，为什么我感觉我的头文件如果没有写上条件编译，就会报错呢？现在我们在头文件中加入结构体定义，就马上出现报错了。

/**************  mian.c  **************/   
#include "a.h"
#include "b.h"
int main() 
{
    int result = add(three, 4);
    return 0;
}
/**************  a.h  **************/ 
#define three 3
int add(int a, int b);
extern int x;
struct student{
	char* name;
	int age;
	char* sex;
};
/**************  b.h  **************/ 
#include "a.h"

小结

（1）头文件其实就是一个目录，方便我们阅读模块的作用。一般存放头文件包含 ，宏定义 ，函数声明 ，extern外部变量声明 ，结构体类型定义 。

（2）头文件命名要和对应的C文件名字一致，也可以不一致，只要不怕被打。

（3）#include本质就是将后面包含的文件内容拷贝过来。

（4）如果头文件中只含有头文件包含 ，宏定义 ，函数声明 ，extern外部变量声明，就算不进行条件编译，也不会出现语法错误。但是不建议，因为这样会降低编译效率。

防止头文件重复包含的两种写法

前面说了，头文件建议都加上条件编译。这里将会介绍两种条件编译的写法。

#ifndef #define #endif

（1）想必绝大多数人都只知道这一种条件编译写法。这个是C库规定的条件编译。

（2）各位写条件编译一般都是按照下面这种格式来写的。但是各位有没有考虑过，为什么b.h文件的条件编译是__b_H_吗？我可以改成别的吗？

（3）答案肯定是可以的，这个其实也是程序员们的默认规定。你的编译条件改成__nb_H_也行的，也是条件编译，只是皮糙肉厚就行，被打的时候声音小点。

/**************  标准写法  **************/ 
/**************  b.h  **************/ 
#ifndef   __b_H_
#define   __b_H_
//头文件的内容
#endif

/**************  不怕打写法  **************/ 
/**************  b.h  **************/ 
#ifndef   __nb_H_
#define   __nb_H_
//头文件的内容
#endif

#pragma once

（1）这个绝大多数人应该都是没有接触过的，因为这个并不是C语言规定的写法 。他不保证能够在所有编译器中支持，所以你使用他的时候，可能会进行报错。

（2）这个写法就很简单了，只需要在头文件的第一行写上#pragma once，那么编译器就会自动识别，然后当前头文件只会编译一次。

/**************  b.h  **************/ 
#pragma once
//头文件的内容

进阶学习#include

（1）前面说了，#include其实就是在预处理阶段将后面的文件内容拷贝到当前文件。那么，#include后面只能是.h文件吗？

（2）当然不是，#include后面你想是什么文件都可以。

进阶学习头文件

让.h文件编写c程序

（1）本文都说了，深入理解头文件，如果只是前面这么一点点内容。无疑是标题党。那么，现在我们开始上干货，头文件真的只能写我上面说的那五个内容吗？

（2）我都这么问了，答案肯定是否定的。我们上面知道了，#include实际上就是将后面的文件内容拷贝当当前文件，那么我们程序是不是能够这么写？

/**************  test_h.h  **************/ 
#include <stdio.h>

int main()
{
	printf("hello\r\n");
}	
/**************  test_h.c  **************/ 
#include "test_h.h"

（3）编译显示是可行的，为什么呢？依旧是那句话，C文件到可执行文件的四个步骤里面，只有编译阶段才会进行语法检测。那么，在预编译阶段#include "test_h.h"将test_h.h的代码拷贝到test_h.c中了，然后在编译阶段，他看到的是test_h.c中有c程序。毫无疑问，是不会存在问题的。

不要c文件，全是.h文件进行编译

（1）已经研究到这里了，我们再大胆一点。我们让这个工程里面没有c文件，只有.h文件进行编译，看看会有什么效果。

/**************  test_h.h  **************/ 
#include <stdio.h>

int main()
{
	printf("hello\r\n");
}	

（2）我们会发现，虽然工程中没有c文件，只有头文件进行编译是没有问题的。但是却无法执行，使用file指令查看文件，他提示是GCC预编译的C头文件(版本014)。

（3）到此为止，可能有些人就认为可以结束了。但是，这样还够深入吗？如果到这里就截至了，显然没点意思。

（4）在肯哥的交流群中抛出这个问题只会，我发现肯哥进行gcc编译，是使用的gcc -o test_h -xc test_h.h 这种写法。因为不知道-xc是什么，使用gcc --help查看一下。

（6）我们能够看到-x的解释：指定下列输入文件的语言。允许的语言包括:c、c++、汇编、无'none'表示恢复到的默认行为根据文件的扩展名猜测语言 。

（7）重点看我加粗的部分，他说了，如果没有指定编译成什么类型语言，就根据文件扩展名来猜测。既然如此，我们加上指定编译成什么文件试试。

（8）我们指定gcc编译的工程之后会发现，文件可以运行了！因此，我们可以得出结论，.h文件不仅仅只能写上面指定的那5个内容，他写任何东西都可以，C程序也行。

（9）由此，我们可以得出结论，一个c工程可以只有.h文件，并不影响。

用任意后缀文件编写c工程

（1）这里我们会发现，只要内容不变，随便你改变文件名字。只要你指定gcc将文件以c文件方式编译即可。都可以编译通过，最终的文件都可以成功运行。

（2）既然如此，可能就会有一些人要说了，那我在windows里面用.py文件编写c工程文件，然后编译。

（3）这里明确说明，如果是开IDE编译，大概率是会报错的。因为开IDE进行编译，你IDE会根据文件后缀判断是什么语言，然后进行编译。

总结

其实这些文件后缀就是一个标识符，用于表示这个文件是个什么类型。但是如果你在Linux中，这个后缀可以随便自己起名字，反正有操作空间，让编译器重新回来。（windows中可不可以这么操作不清楚）