头文件的宏定义#ifndef测试

一、入题

　　在头文件的书写中，都加入了如下内容：

#ifndef __头文件名_H
#define __头文件名_H

#endif

　　曾经在书中看到的解释是“防止重复定义”，今天突然想到为什么是这样的解释。

二、测试

　　测试文件共三个，两个头文件:head1.h、head2.h，一个C源程序：program.c。

1、头文件没有宏定义的代码实验

① 测试代码

head1.h

unsigned char global[] = "hello world!";  

head2.h

unsigned char global[] = "hello world!"; 

program.c

#include "head1.h"
#include "head2.h"
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("%s
",global);
    return 0;
}

② 测试结果

　　程序在编译时提示：“重复定义了全局变量global”。

2、头文件含有宏定义的代码实验

① 测试代码

head1.h内容：

#ifndef __HEAD_H
#define __HEAD_H

unsigned char global[] = "hello world!"; 

#endif

head2.h

#ifndef __HEAD_H
#define __HEAD_H

unsigned char global[] = "hello world!"; 

#endif

program.c

#include "head1.h"
#include "head2.h"
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("%s
",global);
    return 0;
}

② 测试结果

　　程序正常编译、连接，生成可执行文件。

三、原因分析

1、头文件没有宏定义的代码实验

　　program.c的预编译结果:

head1.h被替换为：
unsigned char global[] = "hello world!"; 

head2.h被替换为：
unsigned char global[] = "hello world!"; 
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("%s
",global);
    return 0;
}

　　显然，重复定义了global。

2、头文件含有宏定义的代码实验

　　program.c的预编译结果:

head1.h被替换为：
#ifndef  __HEAD_H
#define  __HEAD_H

unsigned char global[] = "hello world!"; 
#endif


head2.h被替换为：
#ifndef  __HEAD_H
#define  __HEAD_H

unsigned char global[] = "hello world!"; 
#endif
 
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("%s
",global);
    return 0;
}

　　由于一开始没有定义宏__HEAD_H，所以在2行的时候编译器判断为真，就定义了宏__HEAD_H和全局变量global。

　　由于在3行的时候定义了宏__HEAD_H，所以编译器判断10行的条件为假，自然也会将其中的内容忽略掉。结果就是：两个头文件实际上只定义一次宏__HEAD_H和全局变量global，所以编译的时候能正常通过。

三、实际应用中

　　比如STM32单片机编程的时候，main.c包含了两个外设头文件stm32f10x_gpio.h、stm32f10x_i2c.h，而这两个头文件又都包含了stm32f10x.h。在main.c的预编译过程中，显然stm32f10x.h要被包含两次。通过“头文件的宏定义#ifndef”就可以解决重复包含引起的重复定义的问题。