C語言為什麼只需要include就能使用裡面聲明的函數?

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有人問：C語言為什麼只需要include<stdio.h>就能使用裡面聲明的函數?這是一個看起來非常簡單的問題，但是很多初學者，甚至學了很久的人都可能沒有搞明白。為什麼包含即可用？要明白包含即可用的原因，就必須講到C語言代碼是如何變成可執行文件的了，這裡可以參考《hello程序是如何變成可執行文件的》。這裡使用#include指令，在預編譯之後，相當於把文件裡面的內容都放到.c中了。

//hello.c
#include<stdio.h>
int main(void)
{
    printf("hello，編程珠璣\n");
    return 0;
}

$ gcc -E -o hello.i hello.c

執行完成之後，就可以看到hello.i裡面涵蓋了stdio.h中所有的內容。所以實際上，你只是在你的.c中聲明了這些函數，既然聲明了，那麼你就可以使用。但是你要想真正用到它，還需要找到它的定義。這是在連結階段做的事情。連結的時候，連結器會知道，誒，你這個程序需要printf函數啊？好的，我去libc.so裡面找找，看看有沒有哈。，巧了，還真有，恭喜你可以用。所以，這是一個，你用了，然後編譯器幫你找了，而且還找到了的巧合事件而已。包含就夠嗎？這個事情表面上看起來理所當然。但是有一個非常重要的前提：

//pow.c
//來源：公眾號【編程珠璣】
//作者：守望先生
#include<stdio.h>
#include<math.h>
int main(void)
{
    double pow(double x, double y);
    double a = 2;
    double c = pow(a,4);
    printf("%f ^ 4 = %f\n",a,c);
    return 0;
}

$ gcc -o pow pow.c
/tmp/ccnou5WK.o: In function `main':
pow.c:(.text+0x2f): undefined reference to `pow'
collect2: error: ld returned 1 exit status

所以說，並不是包含了就可以用。在這種情況下，你必須告訴它，我要用pow函數，並且你要去math庫找，於是，按照下面的方式進行編譯連結：

不包含可以用嗎？那麼一定要包含才可以使用嗎？並非如此。前面說過了，包含不過是使用裡面的聲明，既然如何，我們自己聲明怎麼樣？看下面的代碼：

//hello.c，沒有包含stdio.h
int printf (const char *__restrict __format, ...);
//extern int printf (const char *__restrict __format, ...);
int main(void)
{
    printf("hello，編程珠璣\n");
    return 0 ;
}

同樣可以好好運行，因為你可以自己聲明或者指定為外部聲明。不過這樣不建議，因為一旦出現自己聲明的與實際的不符合，就可能導致意料不到的事情發生。總結stdio.h裡面的函數，包含即可用，只是巧合而已。包含並調用，只是表明你要用，而能不能用，取決於你有沒有。通常stdio.h中的函數，基本都在libc庫中，因此都可以用。不包含，但是自己聲明調用，同樣可以用，當然並不推薦這樣做。所以最終決定你能不能用，是要看自己有沒有定義以及其他地方有沒有定義。為便於理解，本文不涉及太多具體的編譯連結知識，有興趣的可以自行擴展。

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