C++库的头文件到底如何包含的？

Posted 2021-05-14 茉莉爸爸微课堂

今天在讲课当中遇到了一个有趣的问题。学生问我，为什么在代码中没有书写#include <string>，也可以直接使用string类？其实这个问题是比较复杂的，最终的答案和编译器有关。

前文回顾：

- 正式开始 -

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头文件的意义

基本上我们写C/C++程序的第一行都是头文件包含。以前学习C语言的时候，第一句总是#include <stdio.h>，而C++的第一句通常是#include <iostream>。

然后我们在学习过程中会需要使用各种各样的库函数，这时就需要记住对应的头文件的名字。比如初学者通常需要使用<cmath>、<ctime>、<cstring>、<cstdlib>、<string>等，而学习使用STL时，又需要使用<vector>、<stack>、<queue>等库文件。

一般说来，头文件当中主要包含了相关的函数声明，我们可以在cplusplus.com查询到这些库当中各种函数的用法。

但有时我们会发现，没有写对应的头文件，居然也能运行？这又是为什么呢？

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头文件的间接包含

其实我们只要包含了一个头文件，往往会间接包含到其它的头文件，但具体如何包含取决于编译器的库实现。

例如微软的VS系列，和之前我们介绍的GCC就各不相同，而在苹果的MacOS系统中通常安装的编译器前端是Clang，它和标准GCC也是不完全一样的。

关于这三种编译器的区别，以后给大家再单独介绍。

以我现在的苹果系统为例，C++的库安装在如下目录中：

/Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c++/v1

打开目录当中的iostream，我们看到了如图1的内容。

这里的LLVM是和Clang配套的编译器后端，同时我们看到了其授权协议里面提到了伊利诺伊大学，这是因为LLVM的作者就是出自该大学的大神克里斯·拉特纳。关于LLVM和大神本人，我们以后再单独进行介绍。

▼ 图1 iostream截图 ▼

在该文件第20行，有 #include <ostream>；

在ostream的第142行，有 #include <bitset>；

在bitset的第120行，有 #include <string>。

至此真相终于大白，我们明白了为什么可以不写#include <string>了。

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正确的应对方法

之前提过，不同的编译器其库的组织是不完全相同的，也许在某处可以通过的代码换一个环境就不可以了。因此，出于稳妥起见仍然建议大家明确写出对应的头文件。

毕竟这样提高了程序的稳定性和兼容性，是值得的。