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头文件

什么是头文件(.h)

头文件是扩展名为.h的文件,与源文件.cpp一样,头文件中也是 C++ 的源代码,头文件中包含了 C++ 中函数、类、对象等的声明和宏定义,它可以被多个源文件通过#include引用共享。

头文件的价值

一个事物存在,必有其存在的价值和意义,头文件也一样。

C++中有“单一定义”规则,即“一个对象只能被定义一次”

如果在一个源文件中定义了一个函数,其他的源文件想要使用这个函数就需要在使用前声明一下这个函数,在编译结束之后,编译器链接的时候再去查找这些函数的定义。

当只有一两个函数,源文件的数目也不多的时候,我们完全可以直接在源文件中声明这些函数或者变量。但是当我们面临一个大的项目时,几百个函数,非常多的变量,100个源文件。如果每个函数都在每个源文件中声明。那就太麻烦太费事了。

所以,为了达到在不同的源文件中声明的一致性,为了省去这些繁琐又重复的过程,我们可以把这些对象的声明都放在少数几个文件中,需要用到这些声明的时候再到这些文件中查找,这样的文件,就是头文件。

头文件的分类

按照来源的不同,有两种类型的头文件:

  • 程序员编写的头文件

    使用方法为"fileName"

    cpp
    #include "我是自己写的头文件.h"
  • 标准库(编译器或者其他库的头文件)

    这里使用的符号与自己写的不同,用<fileName>

    cpp
    #include <iostream>

编译过程中的头文件

C++代码的编译主要通过以下几个过程:

预编译->编译->链接,最后生成可执行文件。

WARNING

切记,头文件是不参与编译的,编译器只对源文件进行编译

编译器首先对源文件进行预处理,这一步叫预编译。预编译的时候完成头文件中的宏的处理,并且根据#include指令将头文件展开

头文件的编译是有要求的,一不小心就会出现不可预料的问题,所以要使用宏声明#pragma once

我们看一个简单的例子,下面是一个头文件CA.h

cpp
#ifndef CA_H
#define CA_H
  int Fun();
#endif

TIP

你看到的高亮区域是一个头文件必不可少的内容,而上下的ifndef等等实际上是保证头文件不会多次重复声明所建设的保护性机制,其属于宏的知识框架

有两个源文件A.cppB.cpp都包含了CA.h

cpp
// A.cpp
#include "CA.h"
int Fun() {
    return 1;
}
cpp
// B.cpp
#include "CA.h"
int Fun1() {
    return Fun() + 1;
}

经过预编译后,这两个源文件分别变为

cpp
// 预编译 A.cpp
#ifndef CA_H
#define CA_H
  int Fun();
#endif

int Fun() {
    return 1;
}
cpp
#ifndef CA_H
#define CA_H
  int Fun();
#endif

int Fun1() {
    return Fun() + 1;
}

这样就实现了在A.cppB.cpp中对函数int Fun()的声明。

在上面的例子中,A.cppB.cpp所承担的功能是不一样的,我们在CA.h中声明了Fun函数的存在,但是实际上并没有对Fun函数的实现进行任何的描述,所以在A.cpp中,我们在函数Fun声明之后实现了函数Fun的定义,在此时Fun函数才有明确的指向位置。

之后在B.cpp中,我们将已经链接完毕的Fun函数给到Fun1函数,此处给一个函数声明即可,编译器会自己把Fun函数运行本体链接上Fun1函数

建议

使用基本的头文件命名格式,文件名和文件内的函数名一致

TIP

如果你学习了面向对象,那么下面的建议会对你有很大帮助

一个类使用一个头文件,每个头文件仅仅有一个类的声明

将一个类对应的源代码命名成头文件的格式