在上一講中，簡單介紹了函數(shù)的定義和使用，只要你想完成一個新功能，首先想到的應該是定義一個新的函數(shù)來完成這個功能。這講繼續(xù)介紹函數(shù)的其他用法和注意事項。

一、函數(shù)的聲明

1.在C語言中，函數(shù)的定義順序是有講究的：默認情況下，只有后面定義的函數(shù)才可以調(diào)用前面定義過的函數(shù)

1 int sum(int a, int b) {
2     return a   b;
3 }
4 
5 int main()
6 {
7     int c = sum(1, 4);
8     return 0;
9 }

第5行定義的main函數(shù)調(diào)用了第1行的sum函數(shù)，這是合法的。如果調(diào)換sum函數(shù)和main函數(shù)的順序，在標準的C編譯器環(huán)境下是不合法的（不過在GCC編譯器環(huán)境下只是一個警告）

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2.如果想把函數(shù)的定義寫在main函數(shù)后面，而且main函數(shù)能正常調(diào)用這些函數(shù)，那就必須在main函數(shù)的前面進行函數(shù)的聲明

 1 // 只是做個函數(shù)聲明，并不用實現(xiàn)
 2 int sum(int a, int b);
 3 
 4 int main()
 5 {
 6     int c = sum(1, 4);
 7     return 0;
 8 }
 9 
10 // 函數(shù)的定義(實現(xiàn))
11 int sum(int a, int b) {
12     return a   b;
13 }

在第11行定義了sum函數(shù)，在第2行對sum函數(shù)進行了聲明，然后在第6行(main函數(shù)中)就可以正常調(diào)用sum函數(shù)了。

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3.函數(shù)的聲明格式

1> 格式

返回值類型  函數(shù)名 (參數(shù)1, 參數(shù)2, ...)

只要你在main函數(shù)前面聲明過一個函數(shù)，main函數(shù)就知道這個函數(shù)的存在，就可以調(diào)用這個函數(shù)。而且只要知道函數(shù)名、函數(shù)的返回值、函數(shù)接收多少個參數(shù)、每個參數(shù)是什么類型的，就能夠調(diào)用這個函數(shù)了，因此，聲明函數(shù)的時候可以省略參數(shù)名稱。比如上面的sum函數(shù)聲明可以寫成這樣：

int sum(int, int);

究竟這個函數(shù)是做什么用的，還要看函數(shù)的定義。

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2> 如果只有函數(shù)的聲明，而沒有函數(shù)的定義，那么程序?qū)阪溄訒r出錯

下面的寫法是錯誤的：

1 int sum(int a, int b);
2 
3 int main()
4 {
5     
6     sum(10, 11);
7 
8     return 0;
9 }

• 在第1行聲明了一個sum函數(shù)，但是并沒有對sum函數(shù)進行定義，接著在第6行調(diào)用sum函數(shù)
• 這個程序是可以編譯成功的，因為我們在main函數(shù)前面聲明了sum函數(shù)(函數(shù)的聲明和定義是兩碼事)，這個函數(shù)聲明可以理解為：在語法上，騙一下main函數(shù)，告訴它sum函數(shù)是存在的，所以從語法的角度上main函數(shù)是可以調(diào)用sum函數(shù)的。究竟這個sum函數(shù)存不存在呢，有沒有被定義呢？編譯器是不管的。在編譯階段，編譯器并不檢測函數(shù)有沒有定義，只有在鏈接的時候才會檢測這個函數(shù)存不存在，也就是檢測函數(shù)有沒有被定義。
• 因此，這個程序會在鏈接的時候報錯，錯誤信息如下：

• 我這里的源文件是main.c文件，所以編譯成功后生成一個main.o文件。鏈接的時候，鏈接器會檢測main.o中的函數(shù)有沒有被定義。
• 上面的錯誤信息大致意思是：在main.o文件中找不到sum這個標識符。
• 錯誤信息中的linker是鏈接器的意思，下次看到這個linker，說明是鏈接階段出錯了。鏈接出錯了，就不能生成可執(zhí)行文件，程序就不能運行。
• 這個錯誤的解決方案就是加上sum函數(shù)的定義。

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二、多源文件開發(fā)

1.為什么要有多個源文件

1> 在編寫第一個C程序的時候已經(jīng)提到：我們編寫的所有C語言代碼都保存在拓展名為.c的源文件中，編寫完畢后就進行編譯、鏈接，最后運行程序。

2> 在前面的學習過程中，由于代碼比較少，因此所有的代碼都保存在一個.c源文件中。但是，在實際開發(fā)過程中，項目做大了，源代碼肯定非常多，很容易就上萬行代碼了，甚至上十萬、百萬都有可能。這個時候如果把所有的代碼都寫到一個.c源文件中，那么這個文件將會非常龐大，也非常惡心，你可以想象一下，一個文件有十幾萬行文字，不要說調(diào)試程序了，連閱讀代碼都非常困難。

3> 而且，公司里面都是以團隊開發(fā)為主，如果多個開發(fā)人員同時修改一個源文件，那就會帶來很多麻煩的問題，比如張三修改的代碼很有可能會抹掉李四之前添加的代碼。

4> 因此，為了模塊化開發(fā)，一般會將不同的功能寫到不同的.c源文件中，這樣的話，每個開發(fā)人員都負責修改不同的源文件，達到分工合作的目的，能夠大大提高開發(fā)效率。也就是說，一個正常的C語言項目是由多個.c源文件構成。

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2.將sum函數(shù)寫到其他源文件中

接下來就演示一下多個源文件的開發(fā)，我將前面定義的sum函數(shù)寫在另一個源文件（命名為sum.c）中。這時候就有兩個源文件：

1> main.c文件

1 int main()
2 {
3 
4     return 0;
5 }

2> sum.c文件

1 int sum(int a, int b)
2 {
3     return a   b;
4 }

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3.在main函數(shù)中調(diào)用sum函數(shù)

1> 現(xiàn)在想在main函數(shù)中調(diào)用sum函數(shù)，那么你可能會直接這樣寫：

1 int main()
2 {
3     int c = sum(10, 11);
4 
5     return 0;
6 }

這種寫法在標準C語言編譯器中是直接報錯的，因為main函數(shù)都不知道sum函數(shù)的存在，怎么可以調(diào)用它呢?。?！

2> 我們應該騙一下main函數(shù)，sum函數(shù)是存在的，告訴它sum函數(shù)的返回值和參數(shù)類型即可。也就是說，應該在main函數(shù)前面，對sum函數(shù)進行聲明。

main.c文件應該寫成下面這樣

 1 #include <stdio.h>
 2 
 3 int sum(int, int);
 4 
 5 int main()
 6 {
 7     int c = sum(10, 11);
 8     
 9     printf("c is %d\n", c);
10     
11     return 0;
12 }

注意第3行，加了一個sum函數(shù)的聲明。為了檢驗sum函數(shù)的調(diào)用結果，在第9行用prinf函數(shù)將結果輸出。

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4.編譯所有的源文件

sum.c和main.c都編寫完畢后，就可以使用gcc指令進行編譯了。同時編譯兩個文件的指令是：cc -c main.c sum.c

編譯成功后，生成了2個.o目標文件

也可以單獨編譯：

cc -c main.c

cc -c sum.c

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5.鏈接所有的目標文件

前面已經(jīng)編譯成功，生成了main.o和sum.o文件?，F(xiàn)在應該把這2個.o文件進行鏈接，生成可執(zhí)行文件。

1> 注意，一定要同時鏈接兩個文件。如果你只是單獨鏈接main.o或者sum.o都是不可能鏈接成功的。原因如下：

• 如果只是鏈接main.o文件：cc main.o，錯誤信息是：在main.o中找到不到sum這個標識符，其實就是找不到sum函數(shù)的定義。因為sum函數(shù)的定義在sum.o文件中，main.o中只有sum函數(shù)的聲明

• 如果只是鏈接sum.o文件：cc sum.o，錯誤信息是：找不到main函數(shù)。一個C程序的入口點就是main函數(shù)，main函數(shù)定義在main.o中，sum.o中并沒有定義main函數(shù)，連入口都沒有，怎么能鏈接成功、生成可執(zhí)行文件呢？

可以看出，main.o和sum.o有密不可分的關系，其實鏈接的目的就是將所有相關聯(lián)的目標文件和C語言函數(shù)庫組合在一起，生成可執(zhí)行文件。

2> 鏈接main.o和sum.o文件：cc main.o sum.o，生成了可執(zhí)行文件a.out

3> 運行a.out文件：./a.out，運行結果是在屏幕上輸出了：

c is 21

說明函數(shù)調(diào)用成功，我們已經(jīng)成功在main.c文件的main函數(shù)中調(diào)用了sum.c文件中的sum函數(shù)

4> 從中也可以得出一個結論：只要知道某個函數(shù)的聲明，就可以調(diào)用這個函數(shù)，編譯就能成功。不過想要這個程序能夠運行成功，必須保證在鏈接的時候能找到函數(shù)的定義。

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三、#include

理解完前面的知識后，接下來就可以搞懂一個很久以前的問題：每次寫在最前面的#include是干啥用的？

1.#include的作用

先來看一個最簡單的C程序：

1 #include <stdio.h>
2 
3 int main()
4 {
5     printf("Hello, World!\n");
6     return 0;
7 }

這個程序的作用是在屏幕上輸出Hello,World!這一串內(nèi)容，我們主要關注第一行代碼。

• #include 是C語言的預處理指令之一，所謂預處理，就是在編譯之前做的處理，預處理指令一般以 # 開頭
• #include 指令后面會跟著一個文件名，預處理器發(fā)現(xiàn) #include 指令后，就會根據(jù)文件名去查找文件，并把這個文件的內(nèi)容包含到當前文件中。被包含文件中的文本將替換源文件中的 #include 指令，就像你把被包含文件中的全部內(nèi)容拷貝到這個 #include 指令所在的位置一樣。所以第一行指令的作用是將stdio.h文件里面的所有內(nèi)容拷貝到第一行中。
• 如果被包含的文件拓展名為.h，我們稱之為"頭文件"(Header File)，頭文件可以用來聲明函數(shù)，要想使用這些函數(shù)，就必須先用 #include 指令包含函數(shù)所在的頭文件
• #include 指令不僅僅限于.h頭文件，可以包含任何編譯器能識別的C/C 代碼文件，包括.c、.hpp、.cpp等，甚至.txt、.abc等等都可以

也就是說你完全可以將第3行~第7行的代碼放到其他文件中，然后用 #include 指令包含進來,比如：

1> 將第3行~第7行的代碼放到my.txt中

2> 在main.c源文件中包含my.txt文件

• 編譯鏈接后，程序還是可以照常運行的，因為 #include 的功能就是將文件內(nèi)容完全拷貝到 #include 指令所在的位置
• 說明：這里用txt文件純屬演示，平時做項目不會這樣做，除非吃飽了撐著，才會把代碼都寫到txt中去

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2.#include可以使用絕對路徑

上面的#include "my.txt"使用的是相對路徑，其實也可以使用絕對路徑。比如#include "/Users/apple/Desktop/my.txt"

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3.#include <>和#include ""的區(qū)別

二者的區(qū)別在于：當被include的文件路徑不是絕對路徑的時候，有不同的搜索順序。

1> 對于使用雙引號""來include文件，搜索的時候按以下順序：

• 先在這條include指令的父文件所在文件夾內(nèi)搜索，所謂的父文件，就是這條include指令所在的文件
• 如果上一步找不到，則在父文件的父文件所在文件夾內(nèi)搜索；
• 如果上一步找不到，則在編譯器設置的include路徑內(nèi)搜索；
• 如果上一步找不到，則在系統(tǒng)的INCLUDE環(huán)境變量內(nèi)搜索

2> 對于使用尖括號<>來include文件，搜索的時候按以下順序：

• 在編譯器設置的include路徑內(nèi)搜索；
• 如果上一步找不到，則在系統(tǒng)的INCLUDE環(huán)境變量內(nèi)搜索

我這里使用的是clang編譯器，clang設置include路徑是（4.2是編譯器版本）：/usr/lib/clang/4.2/include

Mac系統(tǒng)的include路徑有：

• /usr/include
• /usr/local/include

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4.stdio.h

我們已經(jīng)知道#include指令的作用了，可是為什么要在第一行代碼包含stdio.h呢？

• stdio.h 是C語言函數(shù)庫中的一個頭文件，里面聲明了一些常用的輸入輸出函數(shù)，比如往屏幕上輸出內(nèi)容的printf函數(shù)
• 這里之所以包含 stdio.h 文件，是因為在第5行中用到了在 stdio.h 內(nèi)部聲明的printf函數(shù)，這個函數(shù)可以向屏幕輸出數(shù)據(jù)，第7行代碼輸出的內(nèi)容是：Hello, World!
• 注意：stdio.h里面只有printf函數(shù)的聲明。前面已經(jīng)提到：只要知道函數(shù)的聲明，就可以調(diào)用這個函數(shù)，就能編譯成功。不過想要這個程序能夠運行成功，必須保證在鏈接的時候能找到函數(shù)的定義。其實鏈接除了會將所有的目標文件組合在一起，還會關聯(lián)C語言的函數(shù)庫，函數(shù)庫中就有printf函數(shù)的定義。因此前面的程序是可以鏈接成功的。

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5.頭文件.h和源文件.c的分工

跟printf函數(shù)一樣，我們在開發(fā)中會經(jīng)常將函數(shù)的聲明和定義寫在不同的文件中，函數(shù)聲明放在.h頭文件中，函數(shù)定義放在.c源文件中。

下面我們將sum函數(shù)的聲明和定義分別放在sum.h和sum.c中

這是sum.h文件

這是sum.c文件

然后在main.c中包含sum.h即可使用sum函數(shù)

其實sum.h和sum.c的文件名不一樣要相同，可以隨便寫，只要文件名是合法的。但還是建議寫成一樣，因為一看文件名就知道sum.h和sum.c是有聯(lián)系的。

運行步驟分析：

1> 在編譯之前，預編譯器會將sum.h文件中的內(nèi)容拷貝到main.c中

2> 接著編譯main.c和sum.c兩個源文件，生成目標文件main.o和sum.o，這2個文件是不能被單獨執(zhí)行的，原因很簡單：

* sum.o中不存在main函數(shù)，肯定不可以被執(zhí)行

* main.o中雖然有main函數(shù)，但是它在main函數(shù)中調(diào)用了一個sum函數(shù)，而sum函數(shù)的定義卻存在于sum.o中，因此main.o依賴于sum.o

3> 把main.o、sum.o鏈接在一起，生成可執(zhí)行文件

4> 運行程序

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說到這里，有人可能有疑惑：可不可以在main.c中包含sum.c文件，不要sum.h文件了？

大家都知道#include的功能是拷貝內(nèi)容，因此上面的代碼等效于：

這么一看，語法上是絕對沒有問題的，main.c、sum.c都能編譯成功，分別生成sum.o、main.o文件。但是當我們同時鏈接main.o和sum.o時會出錯。原因：當鏈接這兩個文件時鏈接器會發(fā)現(xiàn)sum.o和main.o里面都有sum函數(shù)的定義，于是報"標識符重復"的錯誤，也就是說sum函數(shù)被重復定義了。默認情況下，C語言不允許兩個函數(shù)的名字相同。因此，不要嘗試去#include那些.c源文件。

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有人可能覺得分出sum.h和sum.c文件的這種做法好傻B，好端端多出2個文件，你把所有的東西都寫到main.c不就可以了么？

• 沒錯，整個C程序的代碼是可以都寫在main.c中。但是，如果項目做得很大，你可以想象得到，main.c這個文件會有多么龐大，會嚴重降低開發(fā)和調(diào)試效率。
• 要想出色地完成一個大項目，需要一個團隊的合作，不是一個人就可以搞的定的。如果把所有的代碼都寫在main.c中，那就導致代碼沖突，因為整個團隊的開發(fā)人員都在修改main.c文件，張三修改的代碼很有可能會抹掉李四之前添加的代碼。
• 正常的模式應該是這樣：假設張三負責編寫 main函數(shù)，李四負責編寫其他自定義函數(shù)，張三需要用到李四編寫的某個函數(shù)，怎么辦呢？李四可以將所有自定義函數(shù)的聲明寫在一個.h文件中，比如 lisi.h，然后張三在他自己的代碼中用#include包含lisi.h文件，接著就可以調(diào)用lisi.h中聲明的函數(shù)了，而李四呢，可以獨立地在另外一個文件中(比如lisi.c)編寫函數(shù)的定義，實現(xiàn)那些在lisi.h中聲明的函數(shù)。這樣子，張三和李四就可以相互協(xié)作、不會沖突。

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