[C语言]为什么要有include？——从Hello World说起

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先来看看造物者说的第一句话（漫画来源于网络，如有侵权请告知）



对于C语言来说，造物者当然是Dennis Ritch啦~就是本文封面的那位。

大家都会写的Hello World程序长这个模样：

#include <stdio.h>

int main( ){

printf("Hello world!\n");

return 0;

}

看，关键的就是第三行，调用了printf函数，在屏幕上打印了伟大的"Hello world!"。第一行那个include是个啥？我听到过这样的解释：“include是包含的意思，尖括号里的stdio.h是标准输入输出函数库文件，这个文件里有printf的代码，把这个代码包含到main函数之前，就可以使用printf函数进行打印啦~” —— 打住！这种话骗骗刚开始学习C语言的小孩还可以，怎么可以用来骗大学生呢？现在请大家把第一行删除，重新编译运行看看？奇葩，居然依然可以顺利执行！但是细心的孩纸会发现，这次尽管成功运行了，但是编译时有一条警告（Warning）信息，如果你的编译器是gcc的话，这条Warning的样子应该是：

warning: implicitly declaring library function 'printf' with type 'int (const char *, ...)'

What？这是咩意思？冷静一下，请大家不要一看到英文就头皮发麻、六神无主、举手问老师。至少可以翻翻词典嘛，前两个词就很明白了：隐含声明。先不解释，我们继续修改代码，变成这样：

int main(){

printf("Hello world!\n");

hehe(3, 5);

return 0;

}

然后大家就笑了：这肯定不能运行了吧？那个hehe()函数根本就不存在嘛！没错，这个确实不能运行了，但是依然可以编译。据我所知大家都很偷懒，编好程序之后都是直接在集成开发环境（IDE）中直接点运行按钮的，那么这次请点击编译按钮，或者在命令行中手动输入编译命令，我们就能发现，又多了一条Warning：

warning: implicit declaration of function 'haha' is invalid in C99

又是“隐含声明”！

为什么printf和hehe两个函数都提示“隐含声明”，前一个能运行，而后一个不行呢？我们从头梳理：

首先，了解一下什么叫做函数的“声明”（或者叫“原型”）。函数声明就是描述一下这个函数长什么样子，而不描述这个函数具体怎么实现的。举个例子：
void hehe(int, int); 就是一个函数的声明，注意，括号后面是一个分号，而不是一对花括号{ }，而且括号里面只写了参量类型，没有写参量名啊。函数的声明是给编译器看的，当编译器看到上面那个声明，她就会知道：哦，有一个函数，名字叫hehe，带有两个整型参量，没有返回值。至于这个函数具体是干什么的，编译器不关心~
同样，编译器也不关心这个函数的两个参量叫什么名字，所以列表中可以只写类型，不写参量名。

然后，我们大家都学过：C语言规范要求在调用函数之前，必须出现该函数的声明。这是为什么呢？是为了让编译器高兴啊。编译器从上往下检查代码，当看到函数调用时，就会对照此前出现过的声明检查一下调用是否符合声明的格式。如果冷不丁地看到一个函数调用，但在此之前没见到过该函数的声明，编译器就郁闷了，她的内心活动是：“这函数，没见过、不认识啊，所以，这么个调用法，到底是正确呢？还是错误呢？我不知道啊！我作为一个编译器，不知道这句是正确还是错误，多没面子啊！”这时候，编译器能报一个“错误”（Error）吗？不能。但是编译器究竟还是负责人的，她觉得这句话可能会有问题，因此给了一个警告，让程序员自己看着办……

接下来，分析一下为什么printf没有声明，能够正确执行。大家可以翻翻前面我说的那个“骗小孩子”的话，stdio.h里面并没有printf的实现代码，而是有printf的声明（请在自己计算机中自行搜索stdio.h，并打开文件查找printf，看看是如何声明的）。printf的实现代码，是在C标准库的其它文件中（随着OS不同，具体文件也不同）的，而且是编译过之后的代码，不像stdio.h中，都是“源代码”。如果把include那行删去，编译器在看到printf调用时，就不知道printf应该长成啥样，所以不知道调用是否正确，给了一个警告。但是在编译之后的“链接”过程，C标准库就被链接到程序中了，所以只要printf的调用写得没有错误，就可以正确运行。

最后，分析为什么添加hehe(3,5)之后能编译，但是不能正确执行。道理与上面是一样的，编译器看到hehe(3,5)的调用，因为没有声明过，她不认识这函数啊，所以，不能报错，只能给一个警告。接下来的步骤，链接，C标准库依然被链接到了程序中，但是……但是……但是……hehe( )是个什么鬼？这函数根本就不在C标准库中好吗！而且程序员自己所写的程序中也没有提供hehe(
)的实现代码啊！所以链接失败……

哦，似乎忘了说，C代码写好之后要想运行，得经过这么几步：（1）对每个源文件分别进行编译(compile)，各自生成目标代码（扩展名可能是.obj .o 或者其它）（2）把编译过后生成的这些目标代码以及C标准库链接起来（link)，生成可运行的程序。

最后放一条冷笑话：某个峡谷上方架有一座桥，一次暴风雨过后，桥断了，负责维护的工人一时间还来不及修复，于是在桥头插了一块牌子，上面写道：“Warning! The bridge is broken!” 结果呢？还是有好多人毅然走上断桥，摔到了峡谷里。工人们感到很奇怪，于是到了谷底查看，发现摔到谷底的全都是程序员。

上面的笑话没看懂？没关系，作为程序员，记住下面这一点就行了：绝不放过任何一个warning，否则可能会死得很惨~~~