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C++的頭文件和實(shí)現(xiàn)文件詳解

更新時(shí)間：2015年01月19日 15:37:39 投稿：hebedich

這篇文章主要介紹了C++的頭文件和實(shí)現(xiàn)文件詳解的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

在C++編程過(guò)程中，隨著項(xiàng)目的越來(lái)越大，代碼也會(huì)越來(lái)越多，并且難以管理和分析。于是，在C++中就要分出了頭(.h)文件和實(shí)現(xiàn)(.cpp)文件，并且也有了Package的概念。

對(duì)于以C起步，C#作為“母語(yǔ)”的我剛開(kāi)始跟著導(dǎo)師學(xué)習(xí)C++對(duì)這方面還是感到很模糊。雖然我可以以C的知識(shí)面對(duì)C++的語(yǔ)法規(guī)范，用C#的思想領(lǐng)悟C++中類的使用。但是C#中定義和實(shí)現(xiàn)是都在一個(gè)文件中(其實(shí)都是在類里面)，而使用C的時(shí)候也只是編程的剛剛起步，所寫(xiě)的程序也只要一個(gè)文件就夠了。因此對(duì)于C++的Package理解以及.h文件和.cpp文件的總是心存糾結(jié)。

幸好導(dǎo)師有詳細(xì)的PPT讓我了解，一次對(duì)于Package的認(rèn)識(shí)就明白多了。簡(jiǎn)單講，一個(gè)Package就是由同名的.h和.cpp文件組成。當(dāng)然可以少其中任意一個(gè)文件：只有.h文件的Package可以是接口或模板(template)的定義；只有.cpp文件的Package可以是一個(gè)程序的入口。

當(dāng)然更具體詳細(xì)的講解，歡迎下載導(dǎo)師的教學(xué)PPT-Package來(lái)了解更多。

不過(guò)我在這里想講的還是關(guān)于.h文件和.cpp文件

知道Package只是相對(duì)比較宏觀的理解：我們?cè)陧?xiàng)目中以Package為編輯對(duì)象來(lái)擴(kuò)展和修正我們的程序。編寫(xiě)代碼時(shí)具體到應(yīng)該把什么放到.h文件，又該什么放在.cpp文件中，我又迷惑了。

雖然Google給了我很多的鏈接，但是大部分的解釋都太籠統(tǒng)了：申明寫(xiě)在.h文件，定義實(shí)現(xiàn)寫(xiě)在.cpp文件。這個(gè)解釋沒(méi)有差錯(cuò)，但是真正下手起來(lái)，又會(huì)發(fā)現(xiàn)不知道該把代碼往哪里打。

于是我又把這個(gè)問(wèn)題拋給了導(dǎo)師，他很耐心地給我詳詳細(xì)細(xì)地表述了如何在C++中進(jìn)行代碼分離。很可惜，第一次我聽(tīng)下了，但是沒(méi)有聽(tīng)太懂，而且本來(lái)對(duì)C++就了解不深，所以也沒(méi)有深刻的印象。

經(jīng)過(guò)幾個(gè)項(xiàng)目的試煉和體驗(yàn)之后，我又拿出這個(gè)問(wèn)題問(wèn)導(dǎo)師，他又一次耐心地給我講解了一遍（我發(fā)誓他絕對(duì)不是忘記了我曾經(jīng)問(wèn)過(guò)同樣的問(wèn)題），這次我把它記錄了下來(lái)。

為了不再忘記，我將它們總結(jié)在這里。

概覽

	非模板類型(none-template)	模板類型(template)
頭文件(.h)	全局變量申明（帶extern限定符）全局函數(shù)的申明帶inline限定符的全局函數(shù)的定義	帶inline限定符的全局模板函數(shù)的申明和定義
頭文件(.h)	類的定義類函數(shù)成員和數(shù)據(jù)成員的申明（在類內(nèi)部）類定義內(nèi)的函數(shù)定義（相當(dāng)于inline）帶static const限定符的數(shù)據(jù)成員在類內(nèi)部的初始化帶inline限定符的類定義外的函數(shù)定義	模板類的定義模板類成員的申明和定義（定義可以放在類內(nèi)或者類外，類外不需要寫(xiě)inline）
實(shí)現(xiàn)文件(.cpp)	全局變量的定義（及初始化）全局函數(shù)的定義	(無(wú))

*申明：declaration
*定義：definition

頭文件

頭文件的所有內(nèi)容，都必須包含在

#ifndef {Filename}
#define {Filename}

//{Content of head file}

#endif
這樣才能保證頭文件被多個(gè)其他文件引用(include)時(shí)，內(nèi)部的數(shù)據(jù)不會(huì)被多次定義而造成錯(cuò)誤

inline限定符

在頭文件中，可以對(duì)函數(shù)用inline限定符來(lái)告知編譯器，這段函數(shù)非常的簡(jiǎn)單，可以直接嵌入到調(diào)用定義之處。

當(dāng)然inline的函數(shù)并不一定會(huì)被編譯器作為inline來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果函數(shù)過(guò)于復(fù)雜，編譯器也會(huì)拒絕inline。

因此簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，代碼最好短到只有3-5行的才作為inline。有循環(huán)，分支，遞歸的函數(shù)都不要用做inline。

對(duì)于在類定義內(nèi)定義實(shí)現(xiàn)的函數(shù)，編譯器自動(dòng)當(dāng)做有inline請(qǐng)求（也是不一定inline的）。因此在下邊，我把帶有inline限定符的函數(shù)成員和寫(xiě)在類定義體內(nèi)的函數(shù)成員統(tǒng)稱為“要inline的函數(shù)成員”

非模板類型

全局類型

就像前面籠統(tǒng)的話講的：申明寫(xiě)在.h文件。

對(duì)于函數(shù)來(lái)講，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)體的函數(shù)，就相當(dāng)于是申明；而對(duì)于數(shù)據(jù)類型（包括基本類型和自定義類型）來(lái)說(shuō)，其申明就需要用extern來(lái)修飾。

然后在.cpp文件里定義、實(shí)現(xiàn)或初始化這些全局函數(shù)和全局變量。

不過(guò)導(dǎo)師一直反復(fù)強(qiáng)調(diào)：不許使用全局函數(shù)和全局變量。用了之后造成的后果，目前就是交上去的作業(yè)項(xiàng)目會(huì)扣分。當(dāng)然不能用自有不能用的理由以及解決方案，不過(guò)不在目前的討論范圍內(nèi)。

自定義類型

對(duì)于自定義類型，包括類（class）和結(jié)構(gòu)體（struct），它們的定義都是放在.h文件中。其成員的申明和定義就比較復(fù)雜了，不過(guò)看上邊的表格，還是比較清晰的。

函數(shù)成員

函數(shù)成員無(wú)論是否帶有static限定符，其申明都放在.h文件的類定義內(nèi)部。

對(duì)于要inline的函數(shù)成員其定義放在.h文件；其他函數(shù)的實(shí)現(xiàn)都放在.cpp文件中。

數(shù)據(jù)成員

數(shù)據(jù)成員的申明與定義都是放在.h文件的類定義內(nèi)部。對(duì)于數(shù)據(jù)類型，關(guān)鍵問(wèn)題是其初始化要放在什么地方進(jìn)行。

對(duì)于只含有static限定符的數(shù)據(jù)成員，它的初始化要放在.cpp文件中。因?yàn)樗撬蓄悓?duì)象共有的，因此必須對(duì)它做合適的初始化。

對(duì)于只含有const限定符的數(shù)據(jù)成員，它的初始化只能在構(gòu)造函數(shù)的初始化列表中完成。因?yàn)樗且唤?jīng)初始化就不能重新賦值，因此它也必須進(jìn)行合適的初始化。

對(duì)于既含有static限定符，又含有const限定符的數(shù)據(jù)成員，它的初始化和定義同時(shí)進(jìn)行。它也是必須進(jìn)行合適的初始化

對(duì)于既沒(méi)有static限定符，又沒(méi)有const限定符的數(shù)據(jù)成員，它的值只針對(duì)本對(duì)象可以隨意修改，因此我們并不在意它的初始化什么時(shí)候進(jìn)行。

模板類型

C++中，模板是一把開(kāi)發(fā)利器，它與C#，Java的泛型很相似，卻又不盡相同。以前，我一直只覺(jué)得像泛型，模板這種東西我可能一輩子也不可能需要使用到。但是在導(dǎo)師的強(qiáng)制逼迫使用下，我才真正體會(huì)到模板的強(qiáng)大，也真正知道要如何去使用模板，更進(jìn)一步是如何去設(shè)計(jì)模板。不過(guò)這不是三言兩語(yǔ)可以講完的，就不多說(shuō)了。

對(duì)于模板，最重要的一點(diǎn)，就是在定義它的時(shí)候，編譯器并不會(huì)對(duì)它進(jìn)行編譯，因?yàn)樗鼪](méi)有一個(gè)實(shí)體可用。

只有模板被具體化（specialization）之后（用在特定的類型上），編譯器才會(huì)根據(jù)具體的類型對(duì)模板進(jìn)行編譯。

所以才定義模板的時(shí)候，會(huì)發(fā)現(xiàn)編譯器基本不會(huì)報(bào)錯(cuò)（我當(dāng)時(shí)還很開(kāi)心的：我寫(xiě)代碼盡然會(huì)沒(méi)有錯(cuò)誤，一氣呵成），也做不出智能提示。但是當(dāng)它被具體用在一個(gè)類上之后，錯(cuò)誤就會(huì)大片大片的出現(xiàn)，卻往往無(wú)法準(zhǔn)確定位。

因此設(shè)計(jì)模板就有設(shè)計(jì)模板的一套思路和方式，但是這跟本文的主題也有偏。

因?yàn)槟０宓倪@種特殊性，它并沒(méi)有自己的準(zhǔn)確定義，因此我們不能把它放在.cpp文件中，而要把他們?nèi)糠旁?h文件中進(jìn)行書(shū)寫(xiě)。這也是為了在模板具體化的時(shí)候，能夠讓編譯器可以找到模板的所有定義在哪里，以便真正的定義方法。

至于模板類函數(shù)成員的定義放在哪里，導(dǎo)師的意見(jiàn)是放在類定義之外，因?yàn)檫@樣當(dāng)你看類的時(shí)候，一目了然地知道有那些方法和數(shù)據(jù)；我在用Visual Studio的時(shí)候查看到其標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)，都是放在類內(nèi)部的。

可能是我習(xí)慣了C#的風(fēng)格，我比較喜歡把它們都寫(xiě)在類內(nèi)部，也因?yàn)樵陂_(kāi)發(fā)過(guò)程中，所使用的編輯器都有一個(gè)強(qiáng)大的功能：代碼折疊。

當(dāng)然還有其他原因就是寫(xiě)在類外部，對(duì)于每一個(gè)函數(shù)成員的實(shí)現(xiàn)都需要把模板類型作為限定符寫(xiě)一遍，把類名限定符也要寫(xiě)一遍。

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