头文件的基础概念
在C的系列语言程序中，头文件（通常扩展名为.h）被大量使用，它通常包含函数、变量、结构体等的声明和定义，以及一些宏定义和类型定义。头文件的主要作用是为了方便管理和重用代码，它可以被多个源文件共享，从而实现代码的重用和模块化。
头文件原理
代码组织与模块化：在一个应用开发体系中，功能的真正逻辑实现通常是以硬件层为基础，在驱动程序、功能层程序以及用户的应用程序中完成的。头文件作为用户应用程序和函数库之间的桥梁和纽带，有助于将程序的不同部分组织成模块，每个模块负责完成特定的功能。
声明与定义分离：头文件主要保存程序的声明，如函数原型、变量声明、结构体定义等，而定义文件（通常扩展名为.c）则保存程序的实现。这种分离使得代码结构更清晰，同时也方便代码的复用和修改。
防止定义冲突：头文件通过预处理指令（如ifndef/define/endif）来防止重复包含同一个头文件，从而避免定义冲突。
代码复用：由于头文件可以被多个源文件包含，因此它提供了一种方便的代码复用机制。程序员可以将一些常用的函数声明、变量声明和宏定义放在头文件中，然后在需要的地方包含这个头文件，从而避免重复编写相同的代码。
类型定义与内联函数：头文件可能包含自定义的数据类型定义和内联函数的定义。这些类型可以在整个程序中使用，而内联函数则可以在编译时进行展开，从而提高程序的执行效率。
编译时链接：在编译时，编译器会查找头文件中声明的函数和变量，并将其与实际定义进行链接。这种链接过程确保了在硬件层面实现功能时能够找到正确的代码实现。
常用头文件作用表
头文件
作用
关键函数/宏/类型
标准输入输出库
printf(), scanf(), fgets(), fputs(), fopen(), fclose(), snprintf(), vprintf() 等
常用函数库
malloc(), free(), exit(), rand(), srand(), abs(), div(), lldiv() 等
字符串处理库
strlen(), strcpy(), strcat(), strcmp(), strstr(), memcpy(), memset() 等
数学函数库
sin(), cos(), tan(), sqrt(), pow(), log(), exp(), ceil(), floor() 等
字符处理库
isalpha(), isdigit(), isupper(), tolower(), toupper() 等
时间处理库
time(), localtime(), strftime(), gmtime(), difftime(), mktime(), clock() 等
断言库
assert()
错误号定义库
errno（全局变量）
数据类型属性库
INT_MAX, INT_MIN, CHAR_MAX, CHAR_MIN, SIZE_MAX 等
浮点数属性库
FLT_MAX, DBL_MAX, LDBL_MAX, FLT_EPSILON, DBL_EPSILON 等
布尔类型库
bool, true, false
标准定义库
size_t, NULL, offsetof(), ptrdiff_t 等
非局部跳转库
setjmp(), longjmp()
信号处理库
signal(), raise()
固定宽度整数类型库
int8_t, int16_t, int32_t, int64_t, uint8_t, uint16_t, uint32_t, uint64_t 等
整数类型格式化库
PRId8, PRIu8, PRIX8, PRId16, PRIu16, PRIX16, … 等宏用于printf和scanf系列函数
常用标准头文件使用实例
stdio.h
制作一个简易的的四则运算小计算器，使用stdio.h头文件中的printf()函数和scanf()函数
#include
int main() {
double num1, num2;
char operator;
double result;
printf("请输入第一个数字: ");
scanf("%lf", &num1); // 使用%lf读取double类型
printf("请输入运算符 (+, -, *, /): ");
scanf(" %c", &operator); // 前面的空格用于跳过任何之前的空白字符
printf("请输入第二个数字: ");
scanf("%lf", &num2);
switch (operator) {
case '+':
result = num1 + num2;
break;
case '-':
result = num1 - num2;
break;
case '*':
result = num1 * num2;
break;
case '/':
if (num2 != 0.0) {
result = num1 / num2;
} else {
printf("错误：除数不能为0\n");
return 1; // 非零返回值表示程序异常退出
}
break;
default:
printf("错误：无效的运算符\n");
return 1;
}
printf("%.2lf %c %.2lf = %.2lf\n", num1, operator, num2, result);
return 0;
}
stdlib.h
使用stdlib.h头文件，根据用户输入的整数来分配动态内存分配。
#include
#include
int main
