C 中的头文件

7 Aug 2025 | 7 分钟阅读

在 C 编程语言中，头文件是一个扩展名为 .h 的源文件。这些文件包含函数原型或函数声明。它的源代码包含常量、宏和系统范围的全局变量。如果我们只需要一个函数的定义，我们只需在其中声明该函数的头文件中包含它。

在C 编程中，一个包含 #include 预处理器指令的头文件的程序可以在不重写函数和宏的情况下调用它们。通过区分声明和实现以及确保程序中一致的引用，它有助于管理大型项目。

C 中简单的头文件示例

让我们举一个例子来说明 C 中的头文件。

示例

#include <math.h>
#include <stdio.h>
int main()   //main function
{
    // using the sqrt() function
    double answer = sqrt(49);
    printf("The Square root of 49 is %.2f", answer);
    return 0;
}

编译并运行

输出

The Square root of 49 is 7.00

说明

在此示例中，我们使用 sqrt() 函数计算 49 的平方根，然后使用 printf() 函数将结果显示到小数点后两位。它演示了标准库头文件如何提供即用型函数，使程序能够顺畅高效地执行。

在 C 中添加头文件

如果我们要使用 C 程序中的头文件函数和特性，我们使用 #include 预处理器指令来包含头文件。这些预处理器指令用于指示编译器在编译之前处理这些文件。包含头文件有两种形式：

#include <filename.h>    //It is used for system or standard directories
#include "filename.h"  //It is used to check first in the current directory

这里是给定头文件之间的区别。如果头文件定义在预定义的源路径中，我们可以用尖括号指定头文件。如果头文件未定义在预定义的源路径中，我们可以用双引号指定头文件的完整路径。

C 中头文件的类型

C 中主要有两种类型的头文件。

标准头文件
非标准头文件

在这里，我们将一一讨论这些头文件。

标准头文件

在 C 编程中，标准头文件在 ISO C 标准中定义，该标准包含在所有编译器中。这些头文件存储在编译器的系统目录中，包含常用函数、宏和常量，支持标准 C 操作。它们有助于代码开发，代码既便携又易读。C 编程中的几个标准头文件如下：

头文件	描述
<stdio.h>	它用于使用 printf() 和 scanf() 函数执行 I/O 操作。
<math.h>	它包含多个预定义的数学函数，用于执行数学运算。
<string.h>	它表示字符串操作函数，可简化字符串操作。
<stdlib.h>	它包含多个内存分配函数，如 malloc() 和 calloc()。它还使用一些转换，如atoi()、atof()，以及进程控制（exit()）。
<ctype.h>	它表示字符处理例程，可用于检查字符类型，如 isalpha()、isdigit()。它还使用几个转换，如 toupper() 和 tolower()。
<time.h>	它包含日期和时间函数（如 time()、clock()、difftime() 和 strftime()）以及系统时间结构。
<limits.h>	它定义了数据类型的实现特定限制，例如 CHAR_MAX、INT_MIN 和 LONG_MAX，以确保跨平台兼容性。
<float.h>	它包含浮点数限制和精度值，例如 FLT_MAX 和 DBL_MIN，可在不同系统上可靠地处理浮点整数。
<locale.h>	它包含本地化支持，使应用程序能够处理各种数据格式约定，例如货币、日期和小数点。
<assert.h>	它提供了 assert() 宏用于调试。它还会在运行时检查表达式，如果给定条件为假，则会发出消息并退出程序。
<stdarg.h>	通过利用 va_start()、va_arg() 和 va_end() 等宏，可以在函数中处理可变参数。
<signal.h>	它包含执行信号处理函数的函数定义，例如 signal()、raise()。
<stddef.h>	它定义了标准宏和类型，包括 size_t、ptrdiff_t 和 NULL，用于内存和指针操作。
<setjmp.h>	setjmp() 和 longjmp() 函数允许非局部跳转，以避免常规的调用和返回序列，这对于错误处理至关重要。
<errno.h>	它执行与错误处理相关的操作，如 errno、strerror()、perror() 等。

C 中标准头文件的示例

让我们举一个例子来说明 C 中的标准头文件。

示例

#include <stdio.h>     
#include <stdlib.h>   
#include <math.h>     //using math functions
#include <string.h> 
#include <time.h>

int main() {  //main function
    char num_Str[20];
    printf("Enter the Number: ");
    scanf("%s", num_Str); 
    
    int num = atoi(num_Str);     //using atoi function
    printf("Number Entered: %d\n", num);

    double square = pow(num, 2);     //using pow function
    printf("Square of the Number: %.2f\n", square);

    double root = sqrt(num);    //using sqrt() function
    printf("Square root: %.2f\n", root);

    srand(time(0));    //using srand() function
    int randomVal = rand() % 100;    //using rand() function
    printf("The Random Number is: %d\n", randomVal);

    char base_Str[445] = "The number is ";
    char full_Str[45];
    strcpy(full_Str, base_Str);     //using strcpy function 
    strcat(full_Str, num_Str);       //using strcat function
    printf("Final string: %s\n", full_Str);

    return 0;
}

编译并运行

输出

Enter the Number: 85
Number Entered: 85
Square of the Number: 7225.00
Square root: 9.22
Random Number: 65
Final string: The number is 85

说明

在此示例中，程序提示用户输入一个字符串格式的数字。之后，它使用 atoi() 函数将给定的数字转换为整数，然后使用 pow() 和 sqrt() 函数计算其平方和平方根。它还使用 rand() 函数创建一个随机数，该随机数使用 time(0) 进行种子设置。最后，它使用 strcpy() 和 strcat() 函数组合字符串以显示最终消息。

非标准头文件

在 C 编程中，非标准头文件并未在 ISO 标准头文件中定义。这些头文件主要由用户为自定义实用程序设计和开发，这些实用程序由第三方库或供应商提供。这些头文件应手动安装，或者可能随特定编译器一起提供。C 编程中的几个非标准头文件如下：

头文件类型	描述
<conio.h>	此头文件包含终端输入/输出的例程，例如 getch()、getche()、clrscr() 和 textcolor()。它主要用于 Turbo C 和基于 DOS 的编译器来处理键盘输入和屏幕清除。
<gtk/gtk.h>	GTK (GIMP Toolkit) 头文件用于 GUI 开发，创建窗口、按钮、标签和处理 GUI 事件。
<windows.h>	它提供 Windows API 功能用于系统编程，包括窗口管理、文件处理和进程控制。
<graphics.h>	它包含几个函数，例如 line()、circle() 和 setcolor()，主要用于 Turbo C 和 C++ 中的 DOS 图形项目。
<pthread.h>	此头文件提供 POSIX 线程 (pthreads) 支持，用于线程创建和管理，以及同步原语，包括互斥量和条件变量。这些用于 Unix 和 Linux 上的多线程编程。
<ncurses.h>	在 Unix/Linux 系统中，它主要用于在终端中创建基于文本的用户界面。它还提供窗口、颜色和处理键盘输入。
<sys/socket.h>	它提供用于网络编程的套接字 API，允许在 Unix/Linux 中为 TCP/UDP 通信开发服务器和客户端应用程序。
<curl/curl.h>	它提供 libcurl 方法用于 HTTP 和 FTP 网络操作，这允许在 C 编程应用程序中进行 URL 传输和网络通信。

C 中非标准头文件的示例

让我们举一个例子来说明 C 中的非标准头文件。

示例

#include <stdio.h>
#include <conio.h>
void display() 
{
    printf("Hello! Welcome to TPoint Tech World\n");
}
int main()   //main function
{
    printf("Press any key to continue...\n");
    getch(); 
    display(); 
    return 0;
}

编译并运行

输出

Press any key to continue...
Hello! Welcome to TPoint Tech World

说明

在此示例中，我们使用 <conio.h> 头文件中的 getch() 函数显示一条消息，提示用户按键。如果我们按控制台中的任何键，它将调用 display() 函数来打印消息。

如何在 C 中创建头文件？

在 C 编程中，用户定义的头文件允许我们将可重用代码（如函数、宏和常量）分成单独的 .h 文件，这有助于使程序更清晰、更模块化。我们不必反复重写代码，只需在需要该功能的任何 C 程序中包含头文件即可。

分步过程

以下是帮助在 C 中创建头文件的分步过程。

步骤 1：创建头文件。

首先，我们必须使用 .h 扩展名文件来存储可重用代码，例如函数原型和宏。

例如

int square(int num_ber)
{
    return num_ber * num_ber;
}

步骤 2：在 C 程序中包含头文件。

如果我们想在 C 程序中添加头文件，我们必须使用 #include "square.h"。我们需要为存储在本地的用户定义头文件使用双引号。

头文件常见问题解答

1) C 中的头文件是什么？

C 头文件包含可重用于多个源文件的函数、宏和类型声明，这允许代码重用和模块化编程。

2) 如何在 C 程序中包含头文件？

如果我们要包含标准头文件，请使用 #include；对于用户定义的头文件，请使用 #include "header.h"。这允许编译器在预处理期间包含其内容。

3) 什么是头文件保护（Header Guards）的作用？

在 C 编程中，头文件保护使用 #ifndef、#define 和 #endif 将文件内容括起来，这可以防止同一头文件在程序中被多次包含，并避免重定义错误。

4) 我们可以在 C 中创建自己的头文件吗？

是的，我们可以通过创建用户定义的头文件 (.h)，在其中编写函数原型或可重用代码，并在 C 程序中包含它们来使我们的代码更有条理。

5) C 中标准头文件和非标准头文件有什么区别？

标准头文件由编译器提供，遵循 ANSI C 标准。另一方面，非标准头文件是编译器特定的，可能并非在所有平台上都可用。

下一主题C 中的 abs() 函数

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