文件包含：#include

当预处理器发现#include 指令时， 会查看后面的文件名并把文件的内容包含到当前文件中， 即替换源文件中的#include指令。 这相当于把被包含文件的全部内容输入到源文件#include指令所在的位置。

#include <stdio.h> ←文件名在尖括号中

#include "mystuff.h" ←文件名在双引号中

在 UNIX 系统中， 尖括号告诉预处理器在标准系统目录中查找该文件。双引号告诉预处理器首先在当前目录中（或文件名中指定的其他目录） 查找该文件.

集成开发环境（IDE） 也有标准路径或系统头文件的路径。 许多集成开发环境提供菜单选项， 指定用尖括号时的查找路径。 在 UNIX 中， 使用双引号意味着先查找本地目录， 但是具体查找哪个目录取决于编译器的设定。 有些编译器会搜索源代码文件所在的目录， 有些编译器则搜索当前的工作目录， 还有些搜索项目文件所在的目录。

ANSI C不为文件提供统一的目录模型， 因为不同的计算机所用的系统不同。 一般而言， 命名文件的方法因系统而异， 但是尖括号和双引号的规则与系统无关。

C语言习惯用.h后缀表示头文件， 这些文件包含需要放在程序顶部的信息。 头文件经常包含一些预处理器指令。 有些头文件（如stdio.h） 由系统提供， 当然你也可以创建自己的头文件。

包含一个大型头文件不一定显著增加程序的大小。 在大部分情况下， 头文件的内容是编译器生成最终代码时所需的信息， 而不是添加到最终代码中的材料。

头文件示例

该头文件包含了一些头文件中常见的内容： #define指令、 结构声明、typedef和函数原型。 注意， 这些内容是编译器在创建可执行代码时所需的信息， 而不是可执行代码。

可执行代码通常在源代码文件中， 而不是在头文件中。

get_names()函数通过s_gets()函数调用了fgets()函数， 避免了目标数组溢出。

两个源代码文件都使用names_st类型结构， 所以它们都必须包含names_st.h头文件。

必须编译和链接names_st.c和useheader.c源代码文件。

声明和指令放在nems_st.h头文件中， 函数定义放在names_st.c源代码文件中。

使用头文件

浏览任何一个标准头文件都可以了解头文件的基本信息。

明示常量——例如， stdio.h中定义的EOF、 NULL和BUFSIZE（标准I/O缓冲区大小） 。

宏函数——例如， getc(stdin)通常用getchar()定义， 而getc()经常用于定义较复杂的宏， 头文件ctype.h通常包含ctype系列函数的宏定义。

函数声明——例如， string.h头文件（一些旧的系统中是strings.h） 包含字符串函数系列的函数声明。 在ANSI C和后面的标准中， 函数声明都是函数原型形式。

结构模版定义——标准I/O函数使用FILE结构， 该结构中包含了文件和与文件缓冲区相关的信息。 FILE结构在头文件stdio.h中

类型定义——标准 I/O 函数使用指向 FILE 的指针作为参数。 通常，stdio.h 用#define 或typedef把FILE定义为指向结构的指针。 类似地， size_t和time_t类型也定义在头文件中。

源代码文件中包含该头文件后也包含了该声明，但是只要声明的类型一致， 在一个文件中同时使用定义式声明和引用式声明没问题。

需要包含头文件的另一种情况是， 使用具有文件作用域、 内部链接和const 限定符的变量或数组。 const 防止值被意外修改， static 意味着每个包含该头文件的文件都获得一份副本。

其他指令

程序员可能要为不同的工作环境准备C程序和C库包。 不同的环境可能使用不同的代码类型。 预处理器提供一些指令， 程序员通过修改#define的值即可生成可移植的代码。 #undef指令取消之前的#define定义。

#undef指令

#undef指令用于“取消”已定义的#define指令。

#define LIMIT 400

然后， 下面的指令:

#undef LIMIT

将移除上面的定义。 现在就可以把LIMIT重新定义为一个新值。 即使原来没有定义LIMIT， 取消LIMIT的定义仍然有效。

从C预处理角度看已定义

处理器在识别标识符时， 遵循与C相同的规则： 标识符可以由大写字母、 小写字母、 数字和下划线字符组成， 且首字符不能是数字。 当预处理器在预处理器指令中发现一个标识符时， 它会把该标识符当作已定义的或未定义的。 这里的已定义表示由预处理器定义。 如果标识符是同一个文件中由前面的#define指令创建的宏名， 而且没有用#undef 指令关闭， 那么该标识符是已定义的。 如果标识符不是宏， 假设是一个文件作用域的C变量， 那么该标识符对预处理器而言就是未定义的。

已定义宏可以是对象宏， 包括空宏或类函数宏：

#define LIMIT 1000 // LIMIT是已定义的

#define GOOD // GOOD 是已定义的

#define A(X) ((-(X))*(X)) // A 是已定义的

int q; // q 不是宏， 因此是未定义的

#undef GOOD // GOOD 取消定义， 是未定义的

#define宏的作用域从它在文件中的声明处开始， 直到用#undef指令取消宏为止， 或延伸至文件尾（以二者中先满足的条件作为宏作用域的结束） 。 另外还要注意， 如果宏通过头文件引入， 那么#define在文件中的位置取决于#include指令的位置。

__DATE__和__FILE__。 这些宏一定是已定义的， 而且不能取消定义。

条件编译

可以使用其他指令创建条件编译（conditinal compilation） 。 也就是说，可以使用这些指令告诉编译器根据编译时的条件执行或忽略信息（或代码）块。

#ifdef、 #else和#endif指令

#ifdef指令说明， 如果预处理器已定义了后面的标识符（MAVIS），则执行#else或#endif指令之前的所有指令并编译所有C代码（先出现哪个指令就执行到哪里） 。 如果预处理器未定义MAVIS， 且有 #else指令， 则执行#else和#endif指令之间的所有代码。

#ifdef #else很像C的if else。 两者的主要区别是， 预处理器不识别用于标记块的花括号（{}） ， 因此它使用#else（如果需要） 和#endif（必须存在）来标记指令块。 这些指令结构可以嵌套。 也可以用这些指令标记C语句块。

如果省略JUST_CHECKING定义（把它放在C注释中， 或者使用#undef指令取消它的定义） 并重新编译该程序， 只会输出最后一行。 可以用这种方法在调试程序。 定义JUST_CHECKING并合理使用#ifdef， 编译器将执行用于调试的程序代码， 打印中间值。 调试结束后， 可移除JUST_CHECKING定义并重新编译。 如果以后还需要使用这些信息， 重新插入定义即可。 这样做省去了再次输入额外打印语句的麻烦。 #ifdef还可用于根据不同的C实现选择合适的代码块。

#ifndef指令

#ifndef指令与#ifdef指令的用法类似， 也可以和#else、 #endif一起使用，但是它们的逻辑相反。 #ifndef指令判断后面的标识符是否是未定义的， 常用于定义之前未定义的常量。

（ 旧的实现可能不允许使用缩进的#define）

通常， 包含多个头文件时， 其中的文件可能包含了相同宏定义。 #ifndef指令可以防止相同的宏被重复定义。 在首次定义一个宏的头文件中用#ifndef指令激活定义， 随后在其他头文件中的定义都被忽略。

#ifndef指令通常用于防止多次包含一个文件。

许多被包含的文件中都包含着其他文件， 所以显式包含的文件中可能包含着已经包含的其他文件。在被包含的文件中有某些项（如， 一些结构类型的声明） 只能在一个文件中出现一次。 C标准头文件使用#ifndef技巧避免重复包含。确保待测试的标识符没有在别处定义用文件名作为标识符、 使用大写字母、 用下划线字符代替文件名中的点字符、 用下划线字符做前缀或后缀（可能使用两条下划线） 。

#if和#elif指令

#if指令很像C语言中的if。 #if后面跟整型常量表达式， 如果表达式为非零， 则表达式为真。

defined是一个预处理运算符， 如果它的参数是用#defined定义过， 则返回1； 否则返回0。 这种新方法的优点是， 它可以和#elif一起使用。

条件编译还有一个用途是让程序更容易移植。 改变文件开头部分的几个关键的定义， 即可根据不同的系统设置不同的值和包含不同的文件。

预定义宏

C标准规定了一些预定义宏

C99 标准提供一个名为_ _func_ _的预定义标识符， 它展开为一个代表函数名的字符串（该函数包含该标识符） 。 那么， _ _func_ _必须具有函数作用域， 而从本质上看宏具有文件作用域。 因此， _ _func_ _是C语言的预定义标识符， 而不是预定义宏。

#line和#error

#line指令重置_ _LINE_ _和_ _FILE_ _宏报告的行号和文件名。

#line 1000 // 把当前行号重置为1000

#line 10 "cool.c" // 把行号重置为10， 把文件名重置为cool.c

#error 指令让预处理器发出一条错误消息， 该消息包含指令中的文本。

#pragma

在现在的编译器中， 可以通过命令行参数或IDE菜单修改编译器的一些设置。 #pragma把编译器指令放入源代码中。

#pragma c9x on

一般而言， 编译器都有自己的编译指示集。 例如， 编译指示可能用于控制分配给自动变量的内存量， 或者设置错误检查的严格程度， 或者启用非标准语言特性等。

C99还提供_Pragma预处理器运算符， 该运算符把字符串转换成普通的编译指示。

泛型选择（C11）

泛型编程（generic programming） 指那些没有特定类型， 但是一旦指定一种类型， 就可以转换成指定类型的代码。C++在模板中可以创建泛型算法， 然后编译器根据指定的类型自动使用实例化代码。 C没有这种功能。 然而， C11新增了一种表达式， 叫作泛型选择表达式（generic selection expression） ， 可根据表达式的类型（即表达式的类型是int、 double 还是其他类型） 选择一个值。 泛型选择表达式不是预处理器指令， 但是在一些泛型编程中它常用作#define宏定义的一部分。

宏必须定义为一条逻辑行， 但是可以用\把一条逻辑行分隔成多条物理行。 在这种情况下， 对泛型选择表达式求值得字符串。

MYTYPE()最后两个示例所用的类型与标签不匹配， 所以打印默认的字符串。 可以使用更多类型标签来扩展宏的能力， 但是该程序主要是为了演示_Generic的基本工作原理。

对一个泛型选择表达式求值时， 程序不会先对第一个项求值， 它只确定类型。 只有匹配标签的类型后才会对表达式求值。可以像使用独立类型（“泛型”） 函数那样使用_Generic 定义宏。

内联函数

函数调用都有一定的开销， 因为函数的调用过程包括建立调用、传递参数、 跳转到函数代码并返回。C99还提供另一种方法： 内联函数（inline function） 。C99和C11标准中叙述的是： “把函数变成内联函数建议尽可能快地调用该函数， 其具体效果由实现定义”。 因此， 把函数变成内联函数， 编译器可能会用内联代码替换函数调用， 并（或） 执行一些其他的优化， 但是也可能不起作用。

创建内联函数的定义有多种方法。 标准规定具有内部链接的函数可以成为内联函数， 还规定了内联函数的定义与调用该函数的代码必须在同一个文件中。 因此， 最简单的方法是使用函数说明符 inline 和存储类别说明符static。 通常， 内联函数应定义在首次使用它的文件中， 所以内联函数也相当于函数原型。

内联函数应该比较短小。 把较长的函数变成内联并未节约多少时间， 因为执行函数体的时间比调用函数的时间长得多。

编译器优化内联函数必须知道该函数定义的内容。 这意味着内联函数定义与函数调用必须在同一个文件中。 鉴于此， 一般情况下内联函数都具有内部链接。 因此， 如果程序有多个文件都要使用某个内联函数， 那么这些文件中都必须包含该内联函数的定义。 最简单的做法是， 把内联函数定义放入头文件， 并在使用该内联函数的文件中包含该头文件即可。

一般都不在头文件中放置可执行代码， 内联函数是个特例。 因为内联函数具有内部链接， 所以在多个文件中定义同一个内联函数不会产生什么问题。

与C++不同的是， C还允许混合使用内联函数定义和外部函数定义（ 具有外部链接的函数定义）。

_Noreturn函数（C11）

C99新增inline关键字时， 它是唯一的函数说明符（关键字extern和static是存储类别说明符， 可应用于数据对象和函数） 。 C11新增了第2个函数说明符_Noreturn， 表明调用完成后函数不返回主调函数。 exit()函数是_Noreturn 函数的一个示例， 一旦调用exit()， 它不会再返回主调函数。 注意， 这与void返回类型不同。 void类型的函数在执行完毕后返回主调函数，只是它不提供返回值。

_Noreturn的目的是告诉用户和编译器， 这个特殊的函数不会把控制返回主调程序。

C库

最初， 并没有官方的C库。 后来， 基于UNIX的C实现成为了标准。 ANSIC委员会主要以这个标准为基础， 开发了一个官方的标准库。 在意识到C语言的应用范围不断扩大后， 该委员会重新定义了这个库， 使之可以应用于其他系统。

访问C库

不同的系统搜索这些函数的方法不同。

自动访问

在一些系统中， 只需编译程序， 就可使用一些常用的库函数。记住， 在使用函数之前必须先声明函数的类型， 通过包含合适的头文件即可完成。 在描述库函数的用户手册中， 会指出使用某函数时应包含哪个头文件。

文件包含

如果函数被定义为宏， 那么可以通过#include 指令包含定义宏函数的文件。 通常， 类似的宏都放在合适名称的头文件中。 例如， 许多系统（包括所有的ANSI C系统） 都有ctype.h文件， 该文件中包含了一些确定字符性质（如大写、 数字等） 的宏。

库包含

在编译或链接程序的某些阶段， 可能需要指定库选项。 即使在自动检查标准库的系统中， 也会有不常用的函数库。 必须通过编译时选项显式指定这些库。 注意， 这个过程与包含头文件不同。 头文件提供函数声明或原型， 而库选项告诉系统到哪里查找函数代码。

使用库描述

函数文档。

可以在多个地方找到函数文档。 你所使用的系统可能有在线手册， 集成开发环境通常都有在线帮助。 C实现的供应商可能提供描述库函数的纸质版用户手册， 或者把这些材料放在CD-ROM中或网上。 有些出版社也出版C库函数的参考手册。 这些材料中， 有些是一般材料， 有些则是针对特定实现的。 本书附录B中提供了一个库函数的总结。

#include <stdio.h>

fread(ptr, sizeof(*ptr), nitems, stream)

FILE *stream;

首先， 给出了应该包含的文件， 但是没有给出fread()、 ptr、 sizeof(*ptr)或nitems的类型。 过去， 默认类型都是int， 但是从描述中可以看出ptr是一个指针（在早期的C中， 指针被作为整数处理） 。 参数stream声明为指向FILE的指针。 上面的函数声明中的第2个参数看上去像是sizeof运算符， 而实际上这个参数的值应该是ptr所指向对象的大小。

#include <stdio.h>

int fread(ptr, size, nitems, stream;)

char *ptr;

int size, nitems;

FILE *stream;

现在， 所有的类型都显式说明， ptr作为指向char的指针。

ANSI C90标准提供了下面的描述：

#include <stdio.h>

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

首先， 使用了新的函数原型格式。 其次， 改变了一些类型。 size_t 类型被定义为 sizeof 运算符的返回值类型——无符号整数类型， 通常是unsignedint或unsigned long。 stddef.h文件中包含了size_t类型的typedef或#define定义。其他文件（包括stdio.h） 通过包含stddef.h来包含这个定义。 许多函数（包括fread()） 的实际参数中都要使用sizeof运算符， 形式参数的size_t类型中正好匹配这种常见的情况。ANSI C把指向void的指针作为一种通用指针， 用于指针指向不同类型的情况。

数学库

数学库中包含许多有用的数学函数。 math.h头文件提供这些函数的原型。 表16.2中列出了一些声明在 math.h 中的函数。 注意， 函数中涉及的角度都以弧度为单位（1 弧度=180/π=57.296 度） 。 参考资料 V“新增C99和C11标准的ANSI C库”列出了C99和C11标准的所有函数。

三角问题