N年前学习C语言开始,被老师教导,要记得包含头文件。自己也养成了二话不说#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。
  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。
int f()
{
while(1)
{
printf("hello ");
sleep(5);
}
}
int main()
{
creat("testfile",0777);
// printf("hello world ");
unsigned long tid = 0;
int ret = pthread_create(&tid,0,&f,0);
if(ret)
{
printf("pthread_create failed ");
}
else
{
printf("tid = %lu ",tid);
pthread_join(tid,0);
}
return 0;
}
  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:
  //for printf
  #include<stdio>
  // for sleep
  #include<unistd.h>
  //for create
  #include <sys/types.h>
  #include <sys/stat.h>
  #include <fcntl.h>
  //for pthread_create ,pthread_join
  #include <pthread.h>
  现在我们观察,能否编译通过:
  root@libin:~/program/C/testlib/head# gcc -o test test.c
  test.c: In function ‘f’:
  test.c:6: warning: incompatible implicit declaration of built-in function ‘printf’
  test.c: In function ‘main’:
  test.c:20: warning: incompatible implicit declaration of built-in function ‘printf’
  test.c:24: warning: incompatible implicit declaration of built-in function ‘printf’
  /tmp/cc2Rt0UO.o: In function `main':
  test.c:(.text+0x65): undefined reference to `pthread_create'
  test.c:(.text+0xa6): undefined reference to `pthread_join'
  collect2: ld returned 1 exit status
  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,默认包换了libc的动态库。
root@libin:~/program/C/testlib/head# ll
总用量 12
drwxr-xr-x 2 root root 4096 2012-07-28 10:41 ./
drwxr-xr-x 5 root root 4096 2012-07-27 19:05 ../
-rw-r--r-- 1 root root 405 2012-07-28 10:40 test.c
root@libin:~/program/C/testlib/head# gcc -Wall -o test test.c -lpthread
test.c: In function ‘f’:
test.c:6: warning: implicit declaration of function ‘printf’
test.c:6: warning: incompatible implicit declaration of built-in function ‘printf’
test.c:7: warning: implicit declaration of function ‘sleep’
test.c: In function ‘main’:
test.c:14: warning: implicit declaration of function ‘creat’
test.c:17: warning: implicit declaration of function ‘pthread_create’
test.c:20: warning: incompatible implicit declaration of built-in function ‘printf’
test.c:24: warning: incompatible implicit declaration of built-in function ‘printf’
test.c:25: warning: implicit declaration of function ‘pthread_join’
root@libin:~/program/C/testlib/head# ll
总用量 20
drwxr-xr-x 2 root root 4096 2012-07-28 10:41 ./
drwxr-xr-x 5 root root 4096 2012-07-27 19:05 ../
-rwxr-xr-x 1 root root 7394 2012-07-28 10:41 test*
-rw-r--r-- 1 root root 405 2012-07-28 10:40 test.c
root@libin:~/program/C/testlib/head# ./test
tid = 3077905264
hello
hello
  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,好像一本书,没有任何的目录和章节名,也是OK的,但是读者读起来很不方便。
  除了这一点,我还想到了一点,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。
int f()
{
while(1)
{
printf("hello ");
sleep(5,4);
}
}
int main()
{
creat("testfile",0777);
// printf("hello world ");
unsigned long tid = 0;
int ret = pthread_create(&tid,0,&f);
if(ret)
{
printf("pthread_create failed ");
}
else
{
printf("tid = %lu ",tid);
pthread_join(tid,0);
}
return 0;
}
root@libin:~/program/C/testlib/head# gcc -Wall -o test test.c -lpthread
test.c: In function ‘f’:
test.c:6: warning: implicit declaration of function ‘printf’
test.c:6: warning: incompatible implicit declaration of built-in function ‘printf’
test.c:7: warning: implicit declaration of function ‘sleep’
test.c: In function ‘main’:
test.c:14: warning: implicit declaration of function ‘creat’
test.c:17: warning: implicit declaration of function ‘pthread_create’
test.c:20: warning: incompatible implicit declaration of built-in function ‘printf’
test.c:24: warning: incompatible implicit declaration of built-in function ‘printf’
test.c:25: warning: implicit declaration of function ‘pthread_join’
  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。
  root@libin:~/program/C/testlib/head# ./test
  tid = 3079175024
  hello
  hello
  hello
  hello
  hello
  hello
  hello
  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,不同了,编译器会帮我检查。
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>
int f()
{
while(1)
{
printf("hello ");
sleep(5,4);
}
}
int main()
{
creat("testfile",0777);
// printf("hello world ");
unsigned long tid = 0;
int ret = pthread_create(&tid,0,&f);
if(ret)
{
printf("pthread_create failed ");
}
else
{
printf("tid = %lu ",tid);
pthread_join(tid,0);
}
return 0;
}
  看下编译情况:
root@libin:~/program/C/testlib/head# ll
总用量 12
drwxr-xr-x 2 root root 4096 2012-07-28 10:51 ./
drwxr-xr-x 5 root root 4096 2012-07-27 19:05 ../
-rw-r--r-- 1 root root 444 2012-07-28 10:51 test.c
root@libin:~/program/C/testlib/head# gcc -Wall -o test test.c -lpthread
test.c: In function ‘f’:
test.c:8: warning: implicit declaration of function ‘printf’
test.c:8: warning: incompatible implicit declaration of built-in function ‘printf’
test.c:9: error: too many arguments to function ‘sleep’
test.c: In function ‘main’:
test.c:16: warning: implicit declaration of function ‘creat’
test.c:19: warning: passing argument 3 of ‘pthread_create’ from incompatible pointer type
/usr/include/pthread.h:227: note: expected ‘void * (*)(void *)’ but argument is of type ‘int (*)()’
test.c:19: error: too few arguments to function ‘pthread_create’
test.c:22: warning: incompatible implicit declaration of built-in function ‘printf’
test.c:26: warning: incompatible implicit declaration of built-in function ‘printf’
  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的代价也越大。