為什麼C/C++的預處理指令#include不自動讓所包含的文件只包含一次？

01-05

在C/C++中#include所包含的頭文件裡面必須顯式聲明
#ifndef __HEADER_H_NAME__ #define __HEADER_H_NAME__
#endif
或
#pragma once
來保證頭文件不會被重複包含兩次以上。
但是為何不直接讓#include指令實現這一需求？難道有需要重複導入兩次同一文件的情況？

因為可以這樣實現template：

#define LIST_TYPE IntList
#define LIST_ELEMENT_TYPE int
#include "List.h"
#undef LIST_ELEMENT_TYPE
#undef LIST_TYPE
#define LIST_TYPE DoubleList
#define LIST_ELEMENT_TYPE double
#include "List.h"

#undef LIST_ELEMENT_TYPE
#undef LIST_TYPE
int i, sum;
IntList* list;
list = IntList_Create();
for(i=0;i&<10;i++)
IntList_Add(list, i);
sum=0;
for(i=0;i&<10;i++)

sum+=IntList_Get(list, i);
IntList_Destroy(list);

yu xia 說的對.

舉個例子, 你需要在多個函數中使用一個點陣字, 而又不想把它放到全局變數那裡, 假設這個點陣字是這樣的

// 漢

0x20,0x00,

0x10,0x00,

0x17,0xFC,

0x02,0x08,

0x82,0x08,

0x49,0x10,

0x11,0x10,

0x10,0xA0,

0x20,0xA0,

0xE0,0x40,

0x20,0xA0,

0x21,0x18,

0x26,0x0E,

0x28,0x04,

0x00,0x00,

可以把上面這個點陣字保存在 han.data 裡面, 在需要使用這個點陣字的函數裡面, 這樣使用:

char han[] = {

#include "han.data"

};

這樣, 你在一個文件裡面就可能需要多次 include 這個 "han.data" 文件.

要是你讓預處理器自動處理使得一個文件只包含另一個文件一次, 喔哦~ 為什麼要那樣做呢?

我又來務虛了，內行注意躲避。

原因一：

C/C++ 不由商業公司主導，在語言層面（我把預編譯也算進去了）都是比較保守的語言，基本上秉承著「如無必要勿增實體」的原則。也就是說能用技巧實現的，盡量不要做成語言特性。相比一些工程針對性更強的語言，C/C++ 傾向於假設使用者：

理解力特別好，記憶力特別差。
特別不容易犯錯誤。

你如果站在現在的角度看 C/C++，其實更像是一個「半成品」語言，各種庫和技巧的使用，某種程度上是對語言的「重建」（回憶一下各種 C 語言實現面向對象編程的技巧，以及 Boost 裡面各種不可理喻的模版庫）。

這樣做的好處嘛，自然是有的，保持語言最小化的同時，保留最大的靈活性。比如你說例子，假如將「include一次」做進預處理器里，那我就非得想 include 兩次（例子請參見「原因二」），怎麼辦呢？如果保留這種變通性同時把功能做進預處理器里，可能就得實現成這樣：

#include_once & #include &

我們在這裡引入了一個新語句——include_once（#pragma once 並不存在於標準中），從日常使用的角度講，可能這樣是有用的，反對者的理由，往往是：

「破壞了語言的原有架構（為什麼說是破壞，請參見下面的「原因二」以及@昝東的答案）」。
「增加了學習成本」。
「增加了複雜性」。
「就算要增加，也得是 include_no_more_than(N)」。
……

而實際上——我個人的看法——這都是表面，真正的原因是「盡量不要為了使用方便增加語言特性」乃是這兩門語言發明者及社區的信仰（並不是說他們缺乏智慧）。保持穩定、少升級、強調兼容、保持語言最小化，在工程上當然是有價值的，但是你問 10 個 C/C++ 使用者，我猜至少有 9 個會不假思索否定你的提議，他們都仔細思考過工程上的利弊嗎？未必，瞬間否定你的原因其實是，這樣不優雅，不酷，不美。

你要知道這兩門語言背後的力量是偏學術的，不是商業公司做一個盡量好用強大的產品讓你掏錢，而是做盡量少但是最盡量牛的工作，驅動最大的可能性。你看 C++ 11 的升級，加入的凈是些 λ 表達式、右值引用這類增加語言可能性的東西。

原因二：

其實不能叫原因二，應該叫第二個角度。include 多次的情況@port gle 已經舉例了，從這個例子你能看到：include 這條命令的語義並不是「引入一個頭文件」，而是告訴預編譯器「在我出現的地方，插入我要求的文本」，至於插入的是什麼，預編譯器並不關心——預編譯器是不理解語言的，C/C++ 的預編譯宏，被設計成和 C/C++ 本身完全無關。而「頭文件」，也並不是「聲明或定義了一些東西的文件」，而僅僅就是一個文件而已。

如果你願意的話，你可以這麼用頭文件：

namespace_xxx.h：

#ifdef USE_NAMESPACE #if !defined(IN_NAMESPACE_XXX) #define IN_NAMESPACE_XXX namespace xxx { #else #undef IN_NAMESPACE_XXX } #endif #endif

some.cpp：

#include "namespace_xxx.h" class some { // ... }; #include "namespace_xxx.h"

我們不知道自己什麼時候需要這種寫法，但我們也不知道我們永遠用不到它。

因為當初內存昂貴，設備通常內存不大，c語言編譯器設計成按每次編譯只處理一個源文件，等所有文件都是編譯成目標文件之後再鏈接。所以編譯無法一次性預先讀入所有源文件及頭文件，它就無法主動分析出哪些頭文件是重複的。後來的c#或java都採用一次預讀待編譯的所有文件，所以可以做到自動避免重複import.。當然它們沒有採用聲明與定義分離，帶頭文件的結構，這也逼著它們必須能夠解決這個問題。

有需要重複include同一個文件多次的情況，完全取決於你的需要。簡單的說，為了實現只include一個文件一次，你增加了預處理的實現邏輯反而減少了功能，為什麼要這麼做呢？

#include 沒任何問題, 問題的是沒有 #import, 你只能寫守衛了. 慢慢爽吧.

原因只有一個，在make file執行之前，沒有辦法確定依賴關係是否正確。

目前include的功能很簡單，就是在該位置將文件替換展開。如果要實現include_once需要做什麼呢？需要維護一個列表，每展開一個新文件，就要去查一遍這個列表。這對於預處理器來說有點太難了——預處理命令都是一些很弱的功能，做做簡單的文本替換，它們本來就是被設計成了不理解程序更不理解工程的，否則會對語言本身形成干涉。（——當然後來大家大量用宏替換來實現功能，我只能說呵呵了。）

堅定不移地用#import

讓他喵的所有版本都支持，

然後就不用考慮這個問題了

include僅僅是將文件展開，最初的設計想法估計沒人知道，不過可以include多次在有些情況是很方便的，比如下面這個代碼：

http://git.savannah.gnu.org/cgit/lwip.git/tree/src/include/lwip/memp_std.h

http://git.savannah.gnu.org/cgit/lwip.git/tree/src/core/memp.c

lwip將所有內存池定義放在了memp_std.h里，然後在memp.c里多次包含此頭文件，方便針對不同配置做不同的定義。這種寫法是大大提高了代碼維護性。例如：

#if MEMP_SEPARATE_POOLS


/** This creates each memory pool. These are named memp_memory_XXX_base (where

 * XXX is the name of the pool defined in memp_std.h).

 * To relocate a pool, declare it as extern in cc.h. Example for GCC:

 *   extern u8_t __attribute__((section(".onchip_mem"))) memp_memory_UDP_PCB_base[];

 */

#define LWIP_MEMPOOL(name,num,size,desc) u8_t memp_memory_ ## name ## _base

  [((num) * (MEMP_SIZE + MEMP_ALIGN_SIZE(size)))];

#include "lwip/memp_std.h"
/** This array holds the base of each memory pool. */

static u8_t *const memp_bases[] = {

#define LWIP_MEMPOOL(name,num,size,desc) memp_memory_ ## name ## _base,

#include "lwip/memp_std.h"

};
#else /* MEMP_SEPARATE_POOLS */
/** This is the actual memory used by the pools (all pools in one big block). */

static u8_t memp_memory[MEM_ALIGNMENT - 1

#define LWIP_MEMPOOL(name,num,size,desc) + ( (num) * (MEMP_SIZE + MEMP_ALIGN_SIZE(size) ) )

#include "lwip/memp_std.h"

];

#endif /* MEMP_SEPARATE_POOLS */

memp_std.h所有的對內存池的定義都放在了相關配置宏里並以

LWIP_MEMPOOL(name,num,size,desc)

的格式定義。文件末尾有#undef LWIP_MEMPOOL ，所以每次include之前都會有個不同的#define LWIP_MEMPOOL

因為編譯的時候實際上只是將#include語句直接替換成文件的內容，並沒有做其他處理，C/C艹都是這樣

歷史遺留問題。

可以認為include的語句被替換成對應文件里的內容了