• 簡(jiǎn)單的說(shuō)其實(shí)要理解C文件與頭文件（即.h）有什么不同之處擦俐，首先需要弄明白編譯器的工作過(guò)程，一般說(shuō)來(lái)編譯器會(huì)做以下幾個(gè)過(guò)程：

  
  
  Compiler

1.預(yù)處理階段
2.詞法與語(yǔ)法分析階段
3.編譯階段疫粥，首先編譯成純匯編語(yǔ)句，再將之匯編成跟CPU相關(guān)的二進(jìn)制碼秩伞，生成各個(gè)目標(biāo)文件 (.obj文件)
4.連接階段延欠，將各個(gè)目標(biāo)文件中的各段代碼進(jìn)行絕對(duì)地址定位，生成跟特定平臺(tái)相關(guān)的可執(zhí)行文件铡原，當(dāng)然偷厦，最后還可以用objcopy生成純二進(jìn)制碼，也就是去掉了文件格式信息燕刻。（生成.exe文件）

Compiler

有了這些基礎(chǔ)知識(shí)狂鞋，再言歸正傳，為了生成一個(gè)最終的可執(zhí)行文件潜的，就需要一些目標(biāo)文件骚揍，也就是需要C文件，而這些C文件中又需要一個(gè)main函數(shù)作為可執(zhí)行程序的入口，那么我們就從一個(gè)C文件入手信不，假定這個(gè)C文件內(nèi)容如下：

    #include <stdio.h>
　　#include "mytest.h"
　　int main(int argc,char **argv)
　　{
　　　　test = 25;
　　　　printf("test.................%d ",test);
　　}

mytest.h 中的內(nèi)容如下：

int test;

舉個(gè)栗子??講解下編譯器的工作：

1.預(yù)處理階段

編譯器以C文件作為一個(gè)單元嘲叔，首先讀這個(gè)C文件，發(fā)現(xiàn)第一句與第二句是包含一個(gè)頭文件抽活，就會(huì)在所有搜索路徑中尋找這兩個(gè)文件硫戈，找到之后，就會(huì)將相應(yīng)頭文件中再去處理宏下硕，變量丁逝，函數(shù)聲明，嵌套的頭文件包含等梭姓，檢測(cè)依賴關(guān)系霜幼，進(jìn)行宏替換，看是否有重復(fù)定義與聲明的情況發(fā)生誉尖，最后將那些文件中所有的東東全部掃描進(jìn)這個(gè)當(dāng)前的C文件中罪既，形成一個(gè)中間"C文件"。

2.編譯階段

在上一步中相當(dāng)于將那個(gè)頭文件中的test變量掃描進(jìn)了一個(gè)中間C文件释牺，那么test變量就變成了這個(gè)文件中的一個(gè)全局變量萝衩，此時(shí)就將所有這個(gè)中間C文件的所有變量，函數(shù)分配空間没咙，將各個(gè)函數(shù)編譯成二進(jìn)制碼，按照特定目標(biāo)文件格式生成目標(biāo)文件千劈，在這種格式的目標(biāo)文件中進(jìn)行各個(gè)全局變量祭刚，函數(shù)的符號(hào)描述，將這些二進(jìn)制碼按照一定的標(biāo)準(zhǔn)組織成一個(gè)目標(biāo)文件墙牌。

3.連接階段

將上一步成生的各個(gè)目標(biāo)文件涡驮，根據(jù)一些參數(shù)，連接生成最終的可執(zhí)行文件喜滨，主要的工作就是重定位各個(gè)目標(biāo)文件的函數(shù)捉捅，變量等，相當(dāng)于將個(gè)目標(biāo)文件中的二進(jìn)制碼按一定的規(guī)范合到一個(gè)文件中再回到C文件與頭文件各寫(xiě)什么內(nèi)容的話題上：理論上來(lái)說(shuō)C文件與頭文件里的內(nèi)容虽风，只要是C語(yǔ)言所支持的棒口，無(wú)論寫(xiě)什么都可以的，比如你在頭文件中寫(xiě)函數(shù)體辜膝，只要在任何一個(gè)C文件包含此頭文件就可以將這個(gè)函數(shù)編譯成目標(biāo)文件的一部分（編譯是以C文件為單位的无牵，如果不在任何C文件中包含此頭文件的話，這段代碼就形同虛設(shè)）厂抖，你可以在C文件中進(jìn)行函數(shù)聲明茎毁，變量聲明，結(jié)構(gòu)體聲明忱辅，這也不成問(wèn)題Ｆ咧Ｌ犯取！

• 那為何一定要分成頭文件與C文件呢橡卤？又為何一般都在頭件中進(jìn)行函數(shù)扮念，變量聲明，宏聲明蒜魄，結(jié)構(gòu)體聲明呢扔亥？而在C文件中去進(jìn)行變量定義，函數(shù)實(shí)現(xiàn)呢谈为？旅挤？原因如下：

1.如果在頭文件中實(shí)現(xiàn)一個(gè)函數(shù)體，那么如果在多個(gè)C文件中引用它伞鲫，而且又同時(shí)編譯多個(gè)C文件粘茄，將其生成的目標(biāo)文件連接成一個(gè)可執(zhí)行文件，在每個(gè)引用此頭文件的C文件所生成的目標(biāo)文件中秕脓，都有一份這個(gè)函數(shù)的代碼柒瓣，如果這段函數(shù)又沒(méi)有定義成局部函數(shù)，那么在連接時(shí)吠架，就會(huì)發(fā)現(xiàn)多個(gè)相同的函數(shù)芙贫，就會(huì)報(bào)錯(cuò)。

2.如果在頭文件中定義全局變量傍药，并且將此全局變量賦初值磺平，那么在多個(gè)引用此頭文件的C文件中同樣存在相同變量名的拷貝，關(guān)鍵是此變量被賦了初值拐辽，所以編譯器就會(huì)將此變量放入DATA段拣挪，最終在連接階段，會(huì)在DATA段中存在多個(gè)相同的變量俱诸，它無(wú)法將這些變量統(tǒng)一成一個(gè)變量菠劝，也就是僅為此變量分配一個(gè)空間，而不是多份空間睁搭，假定這個(gè)變量在頭文件沒(méi)有賦初值赶诊，編譯器就會(huì)將之放入BSS段，連接器會(huì)對(duì)BSS段的多個(gè)同名變量?jī)H分配一個(gè)存儲(chǔ)空間介袜。

3.如果在C文件中聲明宏甫何，結(jié)構(gòu)體，函數(shù)等遇伞，那么我要在另一個(gè)C文件中引用相應(yīng)的宏辙喂，結(jié)構(gòu)體，就必須再做一次重復(fù)的工作，如果我改了一個(gè)C文件中的一個(gè)聲明巍耗，那么又忘了改其它C文件中的聲明秋麸，這不就出了大問(wèn)題了，程序的邏輯就變成了你不可想象的了炬太，如果把這些公共的東東放在一個(gè)頭文件中灸蟆，想用它的C文件就只需要引用一個(gè)就OK了！Ｇ鬃濉炒考！這樣豈不方便，要改某個(gè)聲明的時(shí)候霎迫，只需要?jiǎng)右幌骂^文件就行了斋枢。

4.在頭文件中聲明結(jié)構(gòu)體，函數(shù)等知给，當(dāng)你需要將你的代碼封裝成一個(gè)庫(kù)瓤帚，讓別人來(lái)用你的代碼，你又不想公布源碼涩赢，那么人家如何利用你的庫(kù)呢戈次？也就是如何利用你的庫(kù)中的各個(gè)函數(shù)呢？筒扒？一種方法是公布源碼怯邪，別人想怎么用就怎么用，另一種是提供頭文件花墩，別人從頭文件中看你的函數(shù)原型擎颖，這樣人家才知道如何調(diào)用你寫(xiě)的函數(shù)，就如同你調(diào)用printf函數(shù)一樣观游，里面的參數(shù)是怎樣的？驮俗？你是怎么知道的懂缕？？還不是看人家的頭文件中的相關(guān)聲明巴醮铡Ｌ赂獭？骼赔嚎！當(dāng)然這些東東都成了C標(biāo)準(zhǔn)秸仙，就算不看人家的頭文件拜鹤，你一樣可以知道怎么使用阎毅。

c++中 .c 和 .h 的困惑

本質(zhì)上沒(méi)有任何區(qū)別赫编。 只不過(guò)一般：

• .h文件是頭文件尽纽，內(nèi)含函數(shù)聲明畅蹂、宏定義、結(jié)構(gòu)體定義等內(nèi)容旬迹；
• .c文件是程序文件火惊，內(nèi)含函數(shù)實(shí)現(xiàn)，變量定義等內(nèi)容奔垦；

文件是什么后綴也沒(méi)有關(guān)系屹耐，只不過(guò)編譯器會(huì)默認(rèn)對(duì)某些后綴的文件采取某些動(dòng)作。你可以強(qiáng)制編譯器把任何后綴的文件都當(dāng)作c文件來(lái)編椿猎。

在aaa.h里定義了一個(gè)函數(shù)的聲明惶岭，然后aaa.h的同一個(gè)目錄下建立aaa.c，aaa.c里定義了這個(gè)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)犯眠，然后是在main函數(shù)所在.c文件里#include這個(gè)aaa.h 然后我就可以使用這個(gè)函數(shù)了按灶。main在運(yùn)行時(shí)就會(huì)找到這個(gè)定義了這個(gè)函數(shù)的aaa.c文件。

這樣分開(kāi)寫(xiě)成兩個(gè)文件是一個(gè)良好的編程風(fēng)格阔逼。

而且兆衅，比方說(shuō) 我在aaa.h里定義了一個(gè)函數(shù)的聲明，然后我在aaa.h的同一個(gè)目錄下建立aaa.c嗜浮，aaa.c里定義了這個(gè)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)羡亩，然后是在main函數(shù)所在.c文件里#include這個(gè)aaa.h 然后我就可以使用這個(gè)函數(shù)了。main在運(yùn)行時(shí)就會(huì)找到這個(gè)定義了這個(gè)函數(shù)的aaa.c文件危融。

main函數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)C/C++的程序入口畏铆，編譯器會(huì)先找到該函數(shù)所在的文件。
假定編譯程序編譯myproj.c（其中含main()）時(shí)吉殃，發(fā)現(xiàn)它include了mylib.h（其中聲明了函數(shù)void test()）辞居，那么此時(shí)編譯器將按照事先設(shè)定的路徑（Include路徑列表及代碼文件所在的路徑）查找與之同名的實(shí)現(xiàn)文件（擴(kuò)展名為.cpp或.c，此例中為mylib.c）蛋勺，如果找到該文件瓦灶，并在其中找到該函數(shù)（此例中為void test()）的實(shí)現(xiàn)代碼，則繼續(xù)編譯抱完；如果在指定目錄找不到實(shí)現(xiàn)文件贼陶，或者在該文件及后續(xù)的各include文件中未找到實(shí)現(xiàn)代碼，則返回一個(gè)編譯錯(cuò)誤.其實(shí)include的過(guò)程完全可以"看成"是一個(gè)文件拼接的過(guò)程巧娱，將聲明和實(shí)現(xiàn)分別寫(xiě)在頭文件及C文件中碉怔，或者將二者同時(shí)寫(xiě)在頭文件中，理論上沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別禁添。
以上是所謂動(dòng)態(tài)方式撮胧。

對(duì)于靜態(tài)方式，基本所有的C/C++編譯器都支持一種鏈接方式被稱為Static Link老翘，即所謂靜態(tài)鏈接芹啥。

在這種方式下锻离，我們所要做的，就是寫(xiě)出包含函數(shù)叁征，類等等聲明的頭文件（a.h,b.h,...）纳账，以及他們對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)文件（a.cpp,b.cpp,...），編譯程序會(huì)將其編譯為靜態(tài)的庫(kù)文件（a.lib,b.lib,...）捺疼。在隨后的代碼重用過(guò)程中疏虫，我們只需要提供相應(yīng)的頭文件（.h）和相應(yīng)的庫(kù)文件（.lib），就可以使用過(guò)去的代碼了啤呼。

相對(duì)動(dòng)態(tài)方式而言卧秘，靜態(tài)方式的好處是實(shí)現(xiàn)代碼的隱蔽性，即C++中提倡的"接口對(duì)外官扣，實(shí)現(xiàn)代碼不可見(jiàn)"翅敌。有利于庫(kù)文件的轉(zhuǎn)發(fā)。

//a.h
void foo();
//a.c
#include "a.h"
void foo(){
   return; 
} 
//main.c 
#include "a.h" 
int main(int argc, char *argv[]) {
  foo(); 
  return 0; 
}

針對(duì)上面的代碼惕蹄，請(qǐng)回答三個(gè)問(wèn)題：

• a.c 中的 #include "a.h" 這句話是不是多余的?
  -從C編譯器角度看蚯涮，.h和.c皆是浮云，就是改名為.txt卖陵、.doc也沒(méi)有大的分別遭顶。換句話說(shuō)，就是.h和.c沒(méi)啥必然聯(lián)系泪蔫。.h中一般放的是同名.c文件中定義的變量棒旗、數(shù)組、函數(shù)的聲明撩荣，需要讓.c外部使用的聲明铣揉。這個(gè)聲明有啥用？只是讓需要用這些聲明的地方方便引用餐曹。因?yàn)?include "xx.h" 這個(gè)宏其實(shí)際意思就是把當(dāng)前這一行刪掉逛拱，把 xx.h中的內(nèi)容原封不動(dòng)的插入在當(dāng)前行的位置。由于想寫(xiě)這些函數(shù)聲明的地方非常多（每一個(gè)調(diào)用 xx.c 中函數(shù)的地方台猴，都要在使用前聲明一下子）橘券，所以用#include "xx.h" 這個(gè)宏就簡(jiǎn)化了許多行代碼--讓預(yù)處理器自己替換好了。也就是說(shuō)卿吐，xx.h 其實(shí)只是讓需要寫(xiě) xx.c中函數(shù)聲明的地方調(diào)用（可以少寫(xiě)幾行字），至于 include 這個(gè) .h 文件是誰(shuí)锋华，是 .h 還是 .c嗡官，還是與這個(gè) .h 同名的.c，都沒(méi)有任何必然關(guān)系毯焕。
  -這樣你可能會(huì)說(shuō)：把苄取磺樱？那我平時(shí)只想調(diào)用 xx.c 中的某個(gè)函數(shù)，卻 include了 xx.h文件婆咸，豈不是宏替換后出現(xiàn)了很多無(wú)用的聲明竹捉？沒(méi)錯(cuò)，確實(shí)引入了很多垃圾尚骄，但是它卻省了你不少筆墨块差，并且整個(gè)版面也看起來(lái)清爽的多。魚(yú)與熊掌不可得兼倔丈，就是這個(gè)道理憨闰。反正多些聲明（.h一般只用來(lái)放聲明，而放不定義需五，參見(jiàn)拙著"過(guò)馬路鹉动，左右看"）也無(wú)害處，又不會(huì)影響編譯宏邮，何樂(lè)而不為呢泽示？
  -翻回頭再看上面的3個(gè)問(wèn)題，很好解答了吧蜜氨？答：不一定械筛。這個(gè)例子中顯然是多余的。但是如果.c中的函數(shù)也需要調(diào)用同個(gè).c中的其它函數(shù)记劝，那么這個(gè).c往往會(huì)include同名的.h变姨，這樣就不需要為聲明和調(diào)用順序而發(fā)愁了（C語(yǔ)言要求使用之前必須聲明，而include同名.h一般會(huì)放在.c的開(kāi)頭）厌丑。有很多工程甚至把這種寫(xiě)法約定為代碼規(guī)范定欧，以規(guī)范出清晰的代碼來(lái)。

• 為什么經(jīng)常見(jiàn) xx.c 里面 include 對(duì)應(yīng)的 xx.h怒竿？
  1)通過(guò)頭文件來(lái)調(diào)用庫(kù)功能砍鸠。在很多場(chǎng)合，源代碼不便（或不準(zhǔn)）向用戶公布耕驰，只要向用戶提供頭文件和二進(jìn)制的庫(kù)即可爷辱。用戶只需要按照頭文件中的接口聲明來(lái)調(diào)用庫(kù)功能，而不必關(guān)心接口怎么實(shí)現(xiàn)的朦肘。編譯器會(huì)從庫(kù)中提取相應(yīng)的代碼饭弓。
  2)頭文件能加強(qiáng)類型安全檢查。如果某個(gè)接口被實(shí)現(xiàn)或被使用時(shí)媒抠，其方式與頭文件中的聲明不一致弟断，編譯器就會(huì)指出錯(cuò)誤，這一簡(jiǎn)單的規(guī)則能大大減輕程序員調(diào)試趴生、改錯(cuò)的負(fù)擔(dān)阀趴。
  頭文件用來(lái)存放函數(shù)原型昏翰。

• 如果 a.c 中不寫(xiě)，那么編譯器是不是會(huì)自動(dòng)把 .h 文件里面的東西跟同名的 .c 文件綁定在一起刘急？（不會(huì))
  這個(gè)問(wèn)題實(shí)際上是說(shuō)棚菊，已知頭文件"a.h"聲明了一系列函數(shù)(僅有函數(shù)原型,沒(méi)有函數(shù)實(shí)現(xiàn))，"b.cpp"中實(shí)現(xiàn)了這些函數(shù)叔汁，那么如果我想在"c.cpp"中使用"a.h"中聲明的這些在"b.cpp"中實(shí)現(xiàn)的函數(shù)统求，通常都是在"c.cpp"中使用#include "a.h",那么c.cpp是怎樣找到b.cpp中的實(shí)現(xiàn)呢？
  　　其實(shí).cpp和.h文件名稱沒(méi)有任何直接關(guān)系攻柠，很多編譯器都可以接受其他擴(kuò)展名球订。
  　　譚浩強(qiáng)老師的《C程序設(shè)計(jì)》一書(shū)中提到，編譯器預(yù)處理時(shí)瑰钮，要對(duì)#include命令進(jìn)行"文件包含處理"：將headfile.h的全部?jī)?nèi)容復(fù)制到#include"headfile.h"處冒滩。這也正說(shuō)明了，為什么很多編譯器并不care到底這個(gè)文件的后綴名是什么----因?yàn)?include預(yù)處理就是完成了一個(gè)"復(fù)制并插入代碼"的工作浪谴。
  程序編譯的時(shí)候开睡，并不會(huì)去找b.cpp文件中的函數(shù)實(shí)現(xiàn)，只有在link的時(shí)候才進(jìn)行這個(gè)工作苟耻。我們?cè)赽.cpp或c.cpp中用#include "a.h"實(shí)際上是引入相關(guān)聲明篇恒，使得編譯可以通過(guò)，程序并不關(guān)心實(shí)現(xiàn)是在哪里凶杖，是怎么實(shí)現(xiàn)的胁艰。源文件編譯后成生了目標(biāo)文件（.o或.obj文件），目標(biāo)文件中智蝠，這些函數(shù)和變量就視作一個(gè)個(gè)符號(hào)腾么。在link的時(shí)候，需要在makefile里面說(shuō)明需要連接哪個(gè).o或.obj文件（在這里是b.cpp生成的.o或.obj文件）杈湾，此時(shí)解虱，連接器會(huì)去這個(gè).o或.obj文件中找在b.cpp中實(shí)現(xiàn)的函數(shù)，再把他們build到makefile中指定的那個(gè)可以執(zhí)行文件中漆撞。 （非常重要）

通常殴泰，編譯器會(huì)在每個(gè).o或.obj文件中都去找一下所需要的符號(hào)，而不是只在某個(gè)文件中找或者說(shuō)找到一個(gè)就不找了浮驳。因此悍汛，如果在幾個(gè)不同文件中實(shí)現(xiàn)了同一個(gè)函數(shù)，或者定義了同一個(gè)全局變量至会，鏈接的時(shí)候就會(huì)提示"redefined"员凝。