C语言为什么只需要include<stdio.h>就能使用里面声明的函数?

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来源：公众号【编程珠玑】

作者：守望先生

ID：shouwangxiansheng

有人问：C语言为什么只需要include<stdio.h>就能使用里面声明的函数?这是一个看起来非常简单的问题，但是很多初学者，甚至学了很久的人都可能没有搞明白。

为什么包含即可用？

要明白包含即可用的原因，就必须讲到C语言代码是如何变成可执行文件的了，这里可以参考《hello程序是如何变成可执行文件的》。这里使用#include指令，在预编译之后，相当于把文件里面的内容都放到.c中了。

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

这一点也很容易验证：

$ gcc -E -o hello.i hello.c

执行完成之后，就可以看到hello.i里面涵盖了stdio.h中所有的内容。所以实际上，你只是在你的.c中声明了这些函数，既然声明了，那么你就可以使用。但是你要想真正用到它，还需要找到它的定义。这是在链接阶段做的事情。

链接的时候，链接器会知道，诶，你这个程序需要printf函数啊？好的，我去libc.so里面找找，看看有没有哈。，巧了，还真有，恭喜你可以用。所以，这是一个，你用了，然后编译器帮你找了，而且还找到了的巧合事件而已。

包含就够吗？

当然不够！

这个事情表面上看起来理所当然。但是有一个非常重要的前提：

• 编译器默认链接了libc库（或者类似的库）

如果没有这个前提，就不会是包含即可用。

实际上，这一点我已经在《一个奇怪的链接问题》中提到过了。看一下下面的代码：

//pow.c
//来源：公众号【编程珠玑】
//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;
}

用下面的命令已经不能直接编译出来了：

$ 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

所以说，并不是包含了就可以用。在这种情况下，你必须告诉它，我要用pow函数，并且你要去math库找，于是，按照下面的方式进行编译链接：

$ gcc -o pow pow.c -lm 

就可以了。（-lm表示需要链接math库）

当然了，对于C++，使用pow函数不用链接math库也是可以的，为什么呢？请移步这里《C++为什么不需要单独链接math库？》。

不包含可以用吗？

那么一定要包含才可以使用吗？并非如此。前面说过了，包含不过是使用里面的声明，既然如何，我们自己声明怎么样？看下面的代码：

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

同样可以好好运行，因为你可以自己声明或者指定为外部声明。不过这样不建议，因为一旦出现自己声明的与实际的不符合，就可能导致意料不到的事情发生。

总结

stdio.h里面的函数，包含即可用，只是巧合而已。包含并调用，只是表明你要用，而能不能用，取决于你有没有。通常stdio.h中的函数，基本都在libc库中，因此都可以用。不包含，但是自己声明调用，同样可以用，当然并不推荐这样做。

所以最终决定你能不能用，是要看自己有没有定义以及其他地方有没有定义。

为便于理解，本文不涉及太多具体的编译链接知识，有兴趣的可以自行扩展。

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