# 标准库和标准头文件

源文件通过编译可以生成目标文件（例如 GCC 下的 .o 和 Visual Studio 下的 .obj），并提供一个头文件向外暴露接口，除了保护版权，还可以将散乱的文件打包，便于发布和使用。

实际上我们一般不直接向用户提供目标文件，而是将多个相关的目标文件打包成一个静态链接库（Static Link Library），例如 Linux 下的 .a 和 Windows 下的 .lib。

打包静态库的过程很容易理解，就是将多个目标文件捆绑在一起形成一个新的文件，然后再加上一些索引，方便链接器找到，这和压缩文件的过程非常类似。

C语言在发布的时候已经将标准库打包到了静态库，并提供了相应的头文件，例如 stdio.h、stdlib.h、string.h 等。

Linux 一般将静态库和头文件放在`/lib`和`/usr/lib`目录下，C语言标准库的名字是`libc.a`，大家可以通过`locate`命令来查找它的路径：

```bash
$ locate libc.a
/usr/lib/x86_64-redhat-linux6E/lib64/libc.a

$ locate stdio.h
/usr/include/stdio.h
/usr/include/bits/stdio.h
/usr/include/c++/4.8.2/tr1/stdio.h
/usr/lib/x86_64-redhat-linux6E/include/stdio.h
/usr/lib/x86_64-redhat-linux6E/include/bits/stdio.h
```

在 Windows 下，标准库由 IDE 携带，如果你使用的是 Visual Studio，那么在安装目录下的`\VC\include`文件夹中会看到很多头文件，包括我们常用的 stdio.h、stdlib.h 等；在`\VC\lib`文件夹中有很多 .lib 文件，这就是链接器要用到的静态库。

大家也可以在当前工程的属性面板（在工程名处单击鼠标右键选择“属性”）中查看路径：
![img](http://c.biancheng.net/uploads/allimg/190122/1116033508-0.png)

ANSI C 标准共定义了 15 个头文件，称为“C标准库”，所有的编译器都必须支持，如何正确并熟练的使用这些标准库，可以反映出一个程序员的水平：

- 合格程序员：<stdio.h>、<ctype.h>、<stdlib.h>、<string.h>
- 熟练程序员：<assert.h>、<limits.h>、<stddef.h>、<time.h>
- 优秀程序员：<float.h>、<math.h>、<error.h>、<locale.h>、<setjmp.h>、<signal.h>、<stdarg.h>

除了C标准库，编译器一般也会附带自己的库，以增加功能，方便用户开发，争夺市场份额。这些库中的每一个函数都在对应的头文件中声明，可以通过 #include 预处理命令导入，编译时会被合并到当前文件。

## 头文件路径

我们常说，引入编译器自带的头文件（包括标准头文件）用尖括号，引入程序自定义的头文件用双引号，例如：

```
#include <stdio.h>  //引入标准头文件
#include "myFile.h"  //引入自定义的头文件
```

使用尖括号`< >`，编译器会到系统路径下查找头文件；而使用双引号`" "`，编译器首先在当前目录下查找头文件，如果没有找到，再到系统路径下查找。也就是说，使用双引号比使用尖括号多了一个查找路径，它的功能更为强大，我们完全可以使用双引号来包含标准头文件，例如：

```
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
```

## 绝对路径和相对路径

理论上讲，我们可以将头文件放在磁盘上的任意位置，只要带路径包含进来就可以。以 Windows 为例，在 D 盘下创建一个自定义的文件夹，名字为`abc`，它里面有一个头文件叫做`xyz.h`，那么在程序开头使用`#include "D:\\abc\xyz.h"`就能够引入该头文件。

现在不妨假设 xyz.h 中有一个宏定义和一个变量：

```
#define NAME "C语言中文网"int age = 5;
```

> 我们不鼓励在头文件中定义变量，否则多次引入后会出现重复定义错误，这里仅是一个演示案例，并不规范。

下面的代码会输出头文件中的宏和变量：

```
#include<stdio.h>
#include "D:\\abc\xyz.h"
int main(){
    printf("%s已经 %d 岁了！\n", NAME, age);
    return 0;
}
```

运行结果：

C语言中文网已经 5 岁了！

#### 绝对路径

像`D:\\abc\xyz.h`这种从盘符开始、完整地描述文件位置的路径就是绝对路径（Absolute Path）。

绝对路径从文件系统的“根部”开始查找文件：

1) 在 Windows 下，根部就是 C、D、E 这样的盘符，例如`D:\\a.h`、`E:\images\123.jpg`、`E:/videos/me.mp4`、`D://abc/xyz.h`等，分隔符可以是正斜杠`/`也可以是反斜杠`\`，盘符后面的斜杠可以有一个也可以有两个。

2) Linux 没有盘符，根部就是`/`，例如`/home/xxx/abc.h`、`/user/include/module.h`等，分隔符只能是正斜杠`/`，比 Windows 简洁很多。

为了增强代码的可移植性，引入头文件时请尽量使用正斜杠`/`。

#### 相对路径

相对路径（relative path）是从当前目录（文件夹）开始查找文件；当前目录是指需要引入头文件的源文件所在的目录，这也是本文开头提到的“当前路径”。

以 Windows 为例，假设在`E:/cDemo/`中有源文件 main.c 和头文件 xyz.h，那么在 main.c 中使用`#include "./xyz.h"`语句就可以引入 xyz.h，其中`./`表示当前目录，也即`E:/cDemo/`。

如果将 xyz.h 移动到`E:/cDemo/include/`（main.c 所在目录的下级目录），那么包含语句就应该修改为`#include "./include/xyz.h"`；对于 main.c 来说，此时的“当前目录”依然是`E:/cDemo/`。

如果将 xyz.h 移动到`E:/`（main.c 所在目录的上级目录），那么包含语句就应该修改为`#include "./../xyz.h"`，其中`../`表示上级目录。`./../xyz.h`的意思是，在当前目录的上级目录中查找 xyz.h 文件。

如果将 xyz.h 移动到`E:/include`目录，那么包含语句就应该修改为`#include "./../include/xyz.h"`。

需要注意的是，我们可以将`./`省略，此时默认从当前目录开始查找，例如`#include "xyz.h"`、`#include "include/xyz.h"`、`#include "../xyz.h"`、`#include "../include/xyz.h"`。

上面介绍的相对路径的写法同样适用于 Linux，请大家亲自测试，这里不再赘述。

在实际开发中，我们都是将头文件放在当前工程目录下，非常建议大家使用相对路径，这样即使后来改变了工程所在目录，也无需修改包含语句，因为源文件的相对位置没有改变。

## 系统路径

Windows 下的C语言标准库由 IDE 自己携带，Linux 下的C语言标准库一般在固定的路径下，总起来说，标准库不在工程目录下，要使用绝对路径才能引入头文件，这样每次切换平台或者 IDE 都要修改包含路径，非常不方便。

为了让头文件更加具有实践意义，Windows 下的 IDE 都可以为静态库和头文件设置默认目录。以 Visual Studio 为例，在当前工程名处单击鼠标右键，选择“属性”，在弹出的对话框中就可以看到已经设置好的路径，如下图所示：
![img](http://c.biancheng.net/uploads/allimg/190122/111H424C-0.png)
这些已经设置好的路径就是本文开头提到的“系统路径”。

当使用相对路径的方式引入头文件时，如果使用`< >`，那么“相对”的就是系统路径，也就是说，编译器会直接在这些系统路径下查找头文件；如果使用`" "`，那么首先“相对”的是当前路径，然后“相对”的才是系统路径，也就是说，编译器首先在当前路径下查找头文件，找不到的话才会继续在系统路径下查找。

而使用绝对路径的方式引入头文件时，< >和" "没有任何区别，因为头文件路径已经写死了（从根部开始查找），不需要“相对”任何路径。

总起来说，相对路径要有“相对”的目标，这个目标可以是当前路径，也可以是系统路径，`< >`和`" "`决定了到底相对哪个目标。


<!-- markdown for nginx, see https://phus.lu -->
<script>
!function(){
	var dom = {
		element: null,
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			var obj = Object.create(this)
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	if (!document.head) return
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	head.add('meta').attr('name', 'viewport').attr('content', 'width=device-width,initial-scale=1')

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	document.body.innerHTML = ''

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