C语言（Head First C）-5_1:使用多个源文件：数据类型和使用头文件声明函数

该系列文章系个人读书笔记及总结性内容，任何组织和个人不得转载进行商业活动！

 5_1 使用多个源文件：

 数据类型和头文件；

 大程序不等于大源文件：

 只有一个源文件的话，维护耗时且困难；如何把源文件分解为易于管理的小模块，然后合成一个大程序，正是本章的内容；

 同时还将了解数据类型的更多细节，并结识一个新朋友make；

 

 数据类型：

 C语言可以处理不同的数据类型：字符、整数、浮点数（分为普通浮点数和科学计算用的高精度浮点数）；

 浮点型：float double；（包含小数点）

 整型：short int long char；（你没看错，char以字符编码保存，换句话说，他们也是数字）

 

 简明数据类型指南：

 char：

 字符在计算机的存储器中以字符编码的形式保存，字符编码就是一个数字，在计算机看来，A和65完全一样；（65是A的ASCII码）

 

 int：

 存储整数，不同计算机中的int大小不同，但至少要有16位，一般而言，int可以保存几万以内的数字；

 

 short：

 有时想节省一点空间，存储小一点的证书，可以用short，它一般只有int一半的大小；

 

 long：

 保存一个很大的数字，一些计算机中long是int的两倍，可以保存几十亿以内的数字；大部分计算机的long和int一样大，因为这些计算机中int本身就很大；

 

 float：

 保存浮点数的基本数据类型；

 

 double：

 表示很精确的浮点数；double比float多占一倍的空间，可以保存更大、更精确的数字；

 

 勿以杯小盛大物：

 赋值时要保证值的类型与保存他的变量类型相匹配；

 不同数据类型的大小不同，千万别让值的大小超过变量；（short < int < long）

 

 可以用int装short，反过来不行（编译器可能不会报错，实际会让值面目全非）；

 可以使用%hi来格式化short类型值；

 

 使用类型转换把float值存进整数变量：

 两个整数相除，结果是一个四舍五入的整数；如果希望结果是浮点数，可以使用类型转换 临时转换数值的类型；

 float z = (float)x;//（float）会把int值转换为float值；

 编译器如果发现浮点数与整数的运算，会自动把整数进行类型转换，以减少代码中类型装换的次数；

 

 可以在数据类型之前加几个关键字，来改变数值的意义：

 unsigned：

 修饰非负数的值，由于无需记录负数，无符号数有更多的位可以使用，可以保存更大的数（0~max，max是int可以保存最大值的两倍左右）；

 还有signed关键字，没见过对吧，因为所有数据类型默认都是有符号的；

 unsigned char c；//保存0-255的数；(2^8-1)

 

 long:

 没错，你可以在数据类型前加long，让他变长；long int；long long；还可以对浮点数用long，long double；

 只有C99和C11标准支持long long；

 

 示例：

 帮助餐厅服务员更好滴进行服务，代码自动计算总账，并为每笔消费收取消费税；

 （Code5_1）

/* * 数据类型 */#include <stdio.h>float total = 0.0;short count = 0;short tax_persent = 6;float add_with_tax(float f){    float tax_rate = 1 + tax_persent/100.0;    total = total + (f * tax_rate);    count = count + 1;    return total;}int main() {    float val;    printf("Price of items:");    while (scanf("%f",&val) == 1) {        printf("Total so far:%.2f\n",add_with_tax(val));        printf("Price of items:");    }        printf("\nFinal total:%.2f\n",total);    printf("Number of item:%hi\n",count);    return 0;}

 log：

 Price of items:5

 Total so far:5.30

 Price of items:6

 Total so far:11.66

 Price of items:112

 Total so far:130.38

 Price of items:7

 Total so far:137.80

 Price of items:423

 Total so far:586.18

 Price of items:4566

 Total so far:5426.14

 Price of items:23

 Total so far:5450.52

 Price of items:

 wer

 

 Final total:5450.52

 Number of item:7

 

 聚焦数据类型大小：

 不同平台数据类型的大小不同，那怎么知道int或double占多少字节？

 C标准库提供了这些细节：下面这段代码，告诉你int与float的大小；

 （Code5_2）

/* * int float的大小 */#include <stdio.h>#include <limits.h>//含有表示整数大小的值（int 和 char）#include <float.h>//含有表示浮点数大小的值（float 和 double）int main() {        printf("int:");    printf("The value of INT_MAX is %i\n",INT_MAX);    printf("The value of INT_MIN is %i\n",INT_MIN);    printf("An int takes %lu bytes\n",sizeof(int));        printf("char:");    printf("The value of CHAR_MAX is %i\n",CHAR_MAX);    printf("The value of CHAR_MIN is %i\n",CHAR_MIN);    printf("An int takes %lu bytes\n",sizeof(char));        printf("short:");    printf("The value of SHRT_MAX is %i\n",SHRT_MAX);    printf("The value of SHRT_MIN is %i\n",SHRT_MIN);    printf("An int takes %lu bytes\n",sizeof(short));        printf("long:");    printf("The value of LONG_MAX is %li\n",LONG_MAX);    printf("The value of LONG_MIN is %li\n",LONG_MIN);    printf("An int takes %lu bytes\n",sizeof(long));        printf("float:");    printf("The value of FLT_MAX is %f\n",FLT_MAX);    printf("The value of FLT_MIN is %f\n",FLT_MIN);        printf("An int takes %lu bytes\n",sizeof(float));            return 0;}

 log:

 int:The value of INT_MAX is 2147483647

 The value of INT_MIN is -2147483648

 An int takes 4 bytes

 char:The value of CHAR_MAX is 127

 The value of CHAR_MIN is -128

 An int takes 1 bytes

 short:The value of SHRT_MAX is 32767

 The value of SHRT_MIN is -32768

 An int takes 2 bytes

 long:The value of LONG_MAX is 9223372036854775807

 The value of LONG_MIN is -9223372036854775808

 An int takes 8 bytes

 float:The value of FLT_MAX is 340282346638528859811704183484516925440.000000

 The value of FLT_MIN is 0.000000

 An int takes 4 bytes

 

 不同计算机上的结果可能不同；如果想知道double可以使用DBL替换INT即可；相关的常量值可以百度搜索相应的头文件：

 limits.h:含有表示整数大小的值（int和char）

 float.h:含有表示浮点数大小的值（float和double）

 

 为了适应硬件，C语言在不同操作系统与处理器上使用不同的数据类型的大小；（C语言并没有指定数据类型的大小）

 8位、64位中的位数既可以代表CPU指令的长度，也可以代表CPU依次从从存储器读取数据的大小；实际上，位数是计算机能够处理的数值长度；如果一台计算机能处理32位数值，就会把基本数据类型（如int）的大小设置成32位；

 

 函数声明：

 这里对调用的函数声明位置做一下调整：

 Code5_1代码中将函数声明移到main()函数之后，我们重新编译运行；

 log：

 5_1-numeric.c:18:38: warning: implicit declaration of function 'add_with_tax' is

 invalid in C99 [-Wimplicit-function-declaration]

 printf("Total so far:%.2f\n",add_with_tax(val));

 ^

 5_1-numeric.c:18:38: warning: format specifies type 'double' but the argument

 has type 'int' [-Wformat]

 printf("Total so far:%.2f\n",add_with_tax(val));

 ~~~~    ^~~~~~~~~~~~~~~~~

 %.2d

 5_1-numeric.c:26:7: error: conflicting types for 'add_with_tax'

 float add_with_tax(float f){

 ^

 5_1-numeric.c:18:38: note: previous implicit declaration is here

 printf("Total so far:%.2f\n",add_with_tax(val));

 ^

 2 warnings and 1 error generated.

 

 显然，编译器报错了；

 

 编译器做了什么？

 1）printf("Total so far:%.2f\n",add_with_tax(val));

 编译器看到了一个不认识的函数调用，先记下，随后在文件中查找该函数；

 2）编译器需要知道函数的返回类型，但现在还不知道，所以只好假设它返回int；

 3）等编译器看到实际的函数，返回了error: conflicting types for 'add_with_tax'错误；因为编译器认为有两个同名的函数，一个是文件中的函数，一个是编译器假设返回int的那个；

 

 如果把函数的位置放到main()函数调用ta之前定义，编译器就不用假设未知函数的返回类型了；但如果总是以特定的顺序定义函数，会有一些问题：

 1）调整函数的顺序很痛苦：如果新添加一个函数中调用了已有函数，那就需要把被调用函数的位置提前；

 最后又一个两全其美的方法，既不用交换代码顺序，又能让编译器高兴；

 2）在某些场景中，没有正确的顺序：比如两个相互递归调用的函数，func1中调用func2，func2中调用func1，这样总会有一个函数在定义前被调用；

 

 那么有什么办法呢？

 

 声明与定义分离：

 如果编译器一开始就知道函数的返回类型，就不用稍后再找了；为防止编译器假设函数的返回类型，我们可以显示的告诉他；

 告诉编译器函数会返回什么类型的语句就叫函数声明；

 如：float add_with_tax(float f);

 

 声明只是一个函数签名：一条包含函数名、形参类型与返回类型的记录；

 一旦声明函数，编译器就不需要假设了，可以先调用，再定义；

 

 如果代码中有很多函数，又不想管他们的顺序，就可以在代码开头列出函数声明；

 甚至，可以把这些声明拿到代码外，放到一个头文件中，你已经用头文件包含过C标准库中的代码；

 #include <stdio.h>包含一个叫stdio.h的头文件的内容；

 

 创建自己的头文件：

 两件事；

 1）创建一个扩展名为5_3-totaller.h的文件；并在其中写上函数声明；

 不用写main()函数，反正也没有函数调用他；

 （Code5_3）

float add_with_tax(float f);    

 2）在主代码中包含头文件；使用include "5_3-totaller.h"

 我们创建一个主代码文件；

 （Code5_4）

/* * 数据类型 */#include <stdio.h>#include "5_3-totaller.h"float total = 0.0;short count = 0;short tax_persent = 6;int main() {    float val;    printf("Price of items:");    while (scanf("%f",&val) == 1) {        printf("Total so far:%.2f\n",add_with_tax(val));        printf("Price of items:");    }        printf("\nFinal total:%.2f\n",total);    printf("Number of item:%hi\n",count);    return 0;}float add_with_tax(float f){    float tax_rate = 1 + tax_persent/100.0;    total = total + (f * tax_rate);    count = count + 1;    return total;}

 头文件的名字使用双引号括起来，注意不是尖括号；

 区别在于：

 当编译器看到尖括号，就会到标准库代码所在目录查找头文件，但现在你的头文件和.c文件在同一目录下，用引号把文件名括起来，编译器就会在本地查找文件；

 当编译器在代码中，读到#include，就会读取头文件中的内容，仿佛他们本来就在代码中；

 本地头文件也可以带有目录名，但通常会把它和c文件放在相同目录下；

 

 把声明放到一个独立的头文件中有两个有点：一个就是代码变短了，第二个稍后会看到；

 #include 是预处理命令；

 

 现在我们重新编译运行一下上边这段主代码：代码正常运行了；

 

 小结：

 1）函数定义在调用之后，需要提前声明；

 2）如果未声明的函数返回值是int行，可编译通过，但会收到一条警告；

 3）如果没有声明返回值不为int的函数，编译无法通过；

 4）只有使用gcc编译器的-std=c99选项编译后才会有该警告；

 

 预处理：

 预处理是把C源代码转化为可执行文件的第一个阶段；预处理会在正式编译开始之前修改代码，“创建”一个新的源文件；以我们的代码为例，预处理会读取头文件中的内容，插入主文件；这里的创建并不是真正的创建一个文件，为了提高编译效率，编译器通常会用到管道，在两个阶段之间发送数据；

 gcc会预处理和编译代码；

 

 区别用尖括号或引号括起来的头文件：

 这是由于编译器的工作方式决定的；通常，引号表示以相对路径查找头文件，如果不加目录名，只包含一个文件名，编译器就会在当前目录下查找头文件；如果使用尖括号，编译器就会以绝对路径查找头文件；gcc知道标准库的头文件保存的目录；

 我们也可以创建自己的库，后续会介绍；

 

 要点：

 -如果编译器发现你调用了一个他没见过的函数，就会假设这个函数返回int；

 -所以如果想在定义函数前就调用它，就可能出问题；

 -函数声明在定义函数前就告诉编译器函数长什么样子；

 -如果在源代码顶端声明了函数，编译器就知道函数返回什么类型；

 -函数声明通常放在头文件中；

 -可以用#include让编译器从头文件中读取内容；

 -编译器会把包含进来的代码看成源文件的一部分；