当我们可以使用“外部”标识符时，为什么我们需要 C 中的头文件？

Question

我的理解是，在链接时，如果符号是用'extern'关键字声明的，那么编译器不会抱怨没有它的定义。此外，链接器也不会有任何问题，因为它首先会创建符号表，然后会检测到正确的源代码并填充其定义。

构建一个由多个文件组成的没有头文件的程序似乎完全没有问题——如果一个文件中所有不存在的符号都用'extern'声明好。

如果用'extern'关键字就可以检测到其他文件符号的识别，那为什么还要有'header'文件呢？

Answer 1

我的理解是，在链接时，如果用'extern'关键字声明符号，那么编译器不会抱怨没有它的定义。

C 中的

extern

关键字告诉编译器，它所在的声明描述了标识符，但没有定义它们。¹ 这是编译时的效果，而不是链接时发生的事情。

如果用'extern'关键字就可以检测到其他文件符号的识别，那为什么还要有'header'文件呢？

将声明放在头文件中允许我们将它们包含在多个源文件中，而无需重新键入它们或复制和粘贴它们。这避免了键入错误，并有助于确保在整个程序中对标识符使用相同的声明。此外，最好在定义标识符的源文件中包含声明标识符的头文件，以便编译器在同一编译中看到声明和定义，并在它们不一致时发出警告。

另一个原因是头文件被认为是相关源文件的作者发布的东西，告诉其他程序员源文件提供了什么。在程序员可以在自己的源文件中使用

extern

编写自己的声明之前，必须有人告诉他们这些声明是什么。编写源文件 NiftyLibrary.c 的人可以（并且应该）编写一份手册，列出所有函数的声明（以及这些函数的作用），然后任何使用 NiftyLibrary.c 的人都可以阅读该手册并将必要的声明键入他们的程序。但是如果库作者提供 NiftyLibrary.h 并且其他程序员只包含标题而不是重新输入所有内容，那就更容易了。

脚注

¹这是

extern

的功能之一。由于 C 的发展历史，完整的语义很复杂。

Answer 2

函数原型确实在 C 标准中定义，因此与其从标准头文件中获取，不如在使用前将它们写入源代码中。相反，头文件还定义了结构、类型和宏，这些结构、类型和宏可能因系统而异或取决于编译器或库配置。对于这些，标准标头是唯一可靠的来源。

例如，经典程序hello.c可以在不包含任何标准头文件的情况下编写为可移植的：

extern int printf(const char *format, ...);

int main(void) {
    printf("Hello world!\n");
    return 0;
}

当然原型必须与实际实现兼容，否则即使编译没有任何错误，运行程序时也会出现未定义的行为。一个兼容的原型是：

  extern int printf(const char format[], ...);

但是将

printf

定义为

extern int printf(const char *format);

是不正确的，即使您从不使用多个字符串参数调用该函数。

反之，如果要用

fopen

打开文件，

FILE

的定义必须来自

<stdio.h>

。同样，如果没有至少一个定义类型

malloc

.

 的标头，则不能声明 

size_t