C 语言的头文件是必须的吗

N年前学习C语言开始,就被老师教导,要记得包含头文件。自己也养成了二话不说就#include的习惯。从来没有静下信来想想,C语言必需要有头文件吗?头文件到底起到什么的作用。

最近一段时间做了一些静态库和动态库相关的东西,一些内容在上一篇博文中,阅读上一篇博文的看官可以看出,我的静态库和动态库都没有对应的头文件,可是我的应用程序调用了库,没有包含头文件,一样是正常地编译执行。意识到这个问题的时候,我还有一阵恐慌,不知道怎么解释这个现象。因为我们常规都会包含头文件,比如调用多线程库,都会 #include 。

对于这个问题,我又做了一些实验算是把这个问题有个初步的理解。当然这个题目起的有点标题党,这么大的题目不是我这种菜鸟能够驾驭的了的,但是我还是想把自己的理解说以下,欢迎各位路过的高手批评指点。

我写了一个测试程序,里面没有包含任何的头文件。

这个测试程序中调用了printf,sleep,creat,pthread_create,he pthread_join,按照惯例,我们是需要头文件的,需要的头文件如下:

现在我们观察,能否编译通过:

这是预料之中的事情,因为,没有找到pthread_create 和pthread_join两个函数的定义。这是因为链接时,没有指定libpthread.so。加上-lpthread自然能够编过。 有的看官就问了,为什么creat sleep 和printf为什么不报找不到函数定义。那是因为这些函数都在libc库中,而libc库不需要显式指定,默认就包换了libc的动态库。

有一些警告,但是毕竟编出了可执行文件test,并能够正确的执行。

我们的实验做完了,没有包含任何头文件,我想做的事情,动态库也帮我做了。这个实验就证明了,头文件并不是必不可少的,没有头文件,只要你清楚函数调用的接口,清楚需要包含那个库,一样可以做你想做的事情。

很颠覆常规是吧,既然没有头文件,我也能干事,头文件存在还有什么意义呢?

我们想一下,如果我写了一个功能很强大的库,(静态库或者动态库,whatever),完全没有头文件,因为函数通通是我写的,我很清楚每个函数的入参个数 类型及返回值,清楚每个函数的功能,所以我可以不需要头文件。但是如果另外一个人来用我的库文件,他就会很挠头,因为没有头文件,他不知道我库里面有那些函数,每个函数入参 个数类型以及返回值。他就没法调用我的库做想做的事情。从这个角度上讲,头文件是描述性的文件,它不涉及功能的实现,就好像一本书,没有任何的目录和章节名,也是OK的,但是读者读起来就很不方便。

除了这一点,我还想到了一点,就是让编译器帮我们做必要的检查。编译器的功能是很强大的,他能帮你做很多的事情。如果你没有包含头文件,函数调用错了,编译器也帮不了你。看下面的例子:

我将sleep函数调用多加了个参数,pthread_create函数少传了个参数,因为我没有头文件,所以编译器帮不了什么。

看到了,编译器gcc爱莫能助,发现不了sleep多了个参数,pthread_create少个参数。这种情况下还是能运行。

这种情况是很危险的,因为会破坏栈空间,有可能将栈空间踩坏。但是如果我包含了头文件,就不同了,编译器会帮我检查。

看下编译情况:

有种观点是这样的,如果你的程序可能崩溃,请让它在第一时间第一现场崩溃,这样调试的代价比较低,方便troubleshooting,如果程序已经走到了背离预想轨道的分支,但是还有办法不让程序崩溃,请不要做这种事情,因为,早就背离了轨道,你不去检查,硬让程序继续走下去,如果终于崩溃了,你找不到这个第一现场,你很难调试。

编译检查也是这样,对自己的代码严格检查,让它编译不过也比编译过了埋下隐患要好的多。因为越往后面,troubleshooting的代价也就越大。

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