N年前學習C語言開始，就被老師教導，要記得包含標頭檔案。自己也養成了二話不說就#include的習慣。從來沒有靜下信來想想，C語言必需要有標頭檔案嗎？標頭檔案到底起到什麼的作用。
最近一段時間做了一些靜態庫和動態庫相關的東西，一些內容在上一篇博文中，閱讀上一篇博文的看官可以看出，我的靜態庫和動態庫都沒有對應的標頭檔案，可是我的應用程式呼叫了庫，沒有包含標頭檔案，一樣是正常地編譯執行。意識到這個問題的時候，我還有一陣恐慌，不知道怎麼解釋這個現象。因為我們常規都會包含標頭檔案，比如呼叫多執行緒庫，都會 #include 。
對於這個問題，我又做了一些實驗算是把這個問題有個初步的理解。當然這個題目起的有點標題黨，這麼大的題目不是我這種菜鳥能夠駕馭的了的，但是我還是想把自己的理解說以下，歡迎各位路過的高手批評指點。
我寫了一個測試程式，裡面沒有包含任何的標頭檔案。
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int f() { while(1) { printf("hello\n"); sleep(5); } } int main() { creat("testfile",0777); // printf("hello world\n"); unsigned long tid = 0; int ret = pthread_create(&tid,0,&f,0); if(ret) { printf("pthread_create failed \n"); } else { printf("tid = %lu\n",tid); pthread_join(tid,0); } return 0; } |
這個測試程式中呼叫了printf,sleep,creat，pthread_create,he pthread_join,按照慣例，我們是需要標頭檔案的，需要的標頭檔案如下：
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//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> |
現在我們觀察，能否編譯通過：
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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 |
這是預料之中的事情，因為，沒有找到pthread_create 和pthread_join兩個函式的定義。這是因為連結時，沒有指定libpthread.so。加上-lpthread自然能夠編過。 有的看官就問了，為什麼creat sleep 和printf為什麼不報找不到函式定義。那是因為這些函式都在libc庫中，而libc庫不需要顯式指定，預設就包換了libc的動態庫。
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root@libin:~/program/C/testlib/head# ll 總用量 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 總用量 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，但是畢竟編出了可執行檔案test，並能夠正確的執行。
我們的實驗做完了，沒有包含任何標頭檔案，我想做的事情，動態庫也幫我做了。這個實驗就證明了，標頭檔案並不是必不可少的，沒有標頭檔案，只要你清楚函式呼叫的介面，清楚需要包含那個庫，一樣可以做你想做的事情。
很顛覆常規是吧，既然沒有標頭檔案，我也能幹事，標頭檔案存在還有什麼意義呢？
我們想一下，如果我寫了一個功能很強大的庫，（靜態庫或者動態庫，whatever），完全沒有標頭檔案，因為函式通通是我寫的，我很清楚每個函式的入參個數 型別及返回值，清楚每個函式的功能，所以我可以不需要標頭檔案。但是如果另外一個人來用我的庫檔案，他就會很撓頭，因為沒有標頭檔案，他不知道我庫裡面有那些函式，每個函式入參 個數型別以及返回值。他就沒法呼叫我的庫做想做的事情。從這個角度上講，標頭檔案是描述性的檔案，它不涉及功能的實現，就好像一本書，沒有任何的目錄和章節名，也是OK的，但是讀者讀起來就很不方便。
除了這一點，我還想到了一點，就是讓編譯器幫我們做必要的檢查。編譯器的功能是很強大的，他能幫你做很多的事情。如果你沒有包含標頭檔案，函式呼叫錯了，編譯器也幫不了你。看下面的例子：
我將sleep函式呼叫多加了個引數，pthread_create函式少傳了個引數，因為我沒有標頭檔案，所以編譯器幫不了什麼。
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int f() { while(1) { printf("hello\n"); sleep(5,4); } } int main() { creat("testfile",0777); // printf("hello world\n"); unsigned long tid = 0; int ret = pthread_create(&tid,0,&f); if(ret) { printf("pthread_create failed \n"); } else { printf("tid = %lu\n",tid); pthread_join(tid,0); } return 0; } |
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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，編譯器gcc愛莫能助，發現不了sleep多了個引數，pthread_create少個引數。這種情況下還是能執行。
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root@libin:~/program/C/testlib/head# ./test tid = 3079175024 hello hello hello hello hello hello hello |
這種情況是很危險的，因為會破壞棧空間，有可能將棧空間踩壞。但是如果我包含了標頭檔案，就不同了，編譯器會幫我檢查。
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#include<unistd.h> #include<pthread.h> int f() { while(1) { printf("hello\n"); sleep(5,4); } } int main() { creat("testfile",0777); // printf("hello world\n"); unsigned long tid = 0; int ret = pthread_create(&tid,0,&f); if(ret) { printf("pthread_create failed \n"); } else { printf("tid = %lu\n",tid); pthread_join(tid,0); } return 0; } |
看下編譯情況：
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root@libin:~/program/C/testlib/head# ll 總用量 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’ |
有種觀點是這樣的，如果你的程式可能崩潰，請讓它在第一時間第一現場崩潰，這樣除錯的代價比較低，方便troubleshooting，如果程式已經走到了背離預想軌道的分支，但是還有辦法不讓程式崩潰，請不要做這種事情，因為，早就背離了軌道，你不去檢查，硬讓程式繼續走下去，如果終於崩潰了，你找不到這個第一現場，你很難除錯。
編譯檢查也是這樣，對自己的程式碼嚴格檢查，讓它編譯不過也比編譯過了埋下隱患要好的多。因為越往後面，troubleshooting的代價也就越大。