C++中頭文件的概念與基本編寫方法
1 標(biāo)準(zhǔn)庫中的頭文件
C++標(biāo)準(zhǔn)庫中的一切內(nèi)容都被放在名字空間std中（名字空間中的內(nèi)容對外是不可見的），但是帶來了一個新問題，無數(shù)現(xiàn)有的C++代碼都依賴于使用了多年的偽標(biāo)準(zhǔn)庫中的功能，如聲明在<iostream.h>等頭文件中的功能，使用std包裝標(biāo)準(zhǔn)庫導(dǎo)致現(xiàn)有代碼的不可用，為了兼容這種情況，標(biāo)準(zhǔn)委員會為包裝了std的那部分標(biāo)準(zhǔn)庫創(chuàng)建了新的頭文件，新的頭文件的文件名與舊的一樣，只是沒有.h這個后綴，如<iostream.h>就變成了<iostream>。對于C頭文件，采用同樣的方法，但還在每個頭文件名前加了字符c，如<string.h>就變成了<cstring>，<stdio.h>變成了<cstdio>。最好使用新的文件頭，使用新的文件頭的C++程序，需要使用using namespace std或者using namespace std::指定的類名，等方法來使需要的類對于我們的代碼可視。
2 自定義的頭文件
為了防止頭文件被重復(fù)引用，最好使用預(yù)處理定義，如下所示：
#ifndef MYHEAD_H #define MYHEAD_H ……//頭文件中的內(nèi)容 #endif
（1）#ifndef:
指示符#ifndef用來檢查頭文件的內(nèi)容是否在前面已經(jīng)被定義過,如果定義過,則#ifndef與#endif之間的語句將不被執(zhí)行.所以習(xí)慣上要把頭文件的定義寫在這兩個語句之間.
如:對于MYHEAD.H這個頭文件
#ifndef MYHEAD_H #define MYHEAD_H #include "myhead.h" ...... #endif
（2） #ifdef
指示符#ifdef常常被用來判斷一個預(yù)處理器常量是否已被定義，以便有條件地包含程序代碼。
如：
int main()
{
#ifdef DEBUG
cout<<"Beginning execution of main()\n";
#endif
string word;
vector<string> text;
while(cin>>word)
{
#ifdef DEBUG
cout<<"word read:"<<word<<"\n";
#endif
text.push_back(word);
}
//..... }
在此程序中，如果定義了DEBUG，則其中包含的兩個語句都將被執(zhí)行，如果沒有定義，則其中的兩個輸出語句不被執(zhí)行。
3 預(yù)處理相關(guān)知識
（1） #ifdef ：判斷一個預(yù)處理常量是否被定義，如#infef DEGUG
（2） #ifndef：判斷一個預(yù)處理常量是否沒被定義
（3） #define：定義一個預(yù)處理常量，如#define DEBUG
（4） #include
（5） #endif
（6） 對預(yù)處理常量的定義還可以在編譯時進行，如CC –D DEBUG main.c
（7）編譯C++程序時，編譯器自動定義了一個預(yù)處理器名字__cplusplus（注意前面有兩個下劃線），因此可以根據(jù)這個來判斷該程序是否是C++程序，以便有條件地包含一些代碼，如：
#ifndef MYHEAD_H
#define MYHEAD_H
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
int DMpostprocessing();
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
（8）在編譯C程序時，編譯器會自動定義預(yù)處理常量__STDC__。當(dāng)然__cplusplus和__STDC__ 不會同時被定義；
（9）另外兩個比較有用的預(yù)定義常量是__LINE__（記錄文件已經(jīng)被編譯的行數(shù)）和__FILE__（包含正在被編譯的文件名稱）。使用如下：
if(element_count==0) cerr<<"Error:"<<__FILE__ <<":line"<<__LINE__ <<"element_count must be non-zero.\n";
（10） __DATE__：編譯日期，當(dāng)前被編譯文件的編譯日期
（11） __TIME__：編譯時間，當(dāng)前被編譯文件的編譯時間
格式如：hh:mm:ss
08:17:05 Oct 31 2006
（12） C庫頭文件的C++名字總是以字母C開頭，后面去掉.h，如assert.h在C++中為cassert；
assert()是C語言標(biāo)準(zhǔn)庫中提供的一個通用預(yù)處理器宏。常用其來判斷一個必需的前提條件，以便程序能夠正確執(zhí)行。與其關(guān)聯(lián)的頭文件是：#include <assert.h>
如：
assert(filename!=0);
表示：如果后面的程序能夠正確執(zhí)行，需要filename不為0,如是條件為假，即其等于0,斷言失敗，則程序?qū)⑤敵鲈\斷消息，然后終止。
其c++名字是：cassert
C庫頭文件的C++名字總是以字母C開頭
注：在C++中使用C標(biāo)準(zhǔn)庫中的頭文件時，一定要使用using namespace std;來使其處在一個名字空間中，才能正確使用
（13）在C++中頭文件后綴各不相同，因此標(biāo)準(zhǔn)的C++頭文件沒有指定后綴
4 C++中的文件輸入輸出
頭文件：#include <fstream>
使用文件輸入輸出實例：
#include <fstream>
//為了打開一個輸出文件，先聲明一個ofstream類型的對象：
ofstream outfile("name-of-file");
//為了測試是否已經(jīng)成功打開了一個文件，如下判斷：
//如文件不能打開值為false
if(!outfile)
cerr<<"Sorry! We were unable to open the file!\n";
//為了打開一個輸入文件，先聲明一個ifstream類型的對象：
ifstream infile("name of file");
if(!infile)
cerr<<"Sorry! We were unable to open the file!\n";
一個簡單程序：
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
int main()
{
ofstream outfile("out_file");
ifstream infile("in_file");
if(!infile){
cerr<<"error:unable to open input file!\n";
return -1;
}
if(!outfile) {
cerr<<"error:unable to open output file!\n";
return -2;
}
string word;
while (infile>>word)
outfile<<word<<' ';
return 0;
}
頭文件里有些什么？
頭文件的使用主要體現(xiàn)在兩個方面，一個是重（音chóng）用（即多次使用），另一個是共用。
那些提供標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)的頭文件就是為了重用。很多程序或工程可能會用到這些標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)，把它們寫在頭文件里面，每次使用的時候只需要包含已經(jīng)完成的頭文件就可以了。
頭文件的共用主要體現(xiàn)在C++的多文件結(jié)構(gòu)中。由于目前的程序規(guī)模較小，尚不需要用到多文件結(jié)構(gòu)，所以在此對頭文件的共用不作展開。有興趣的讀者可以查閱相關(guān)書籍。
那么，如果我們要自己編寫一個可以重用的頭文件，里面應(yīng)該寫些什么呢？
類似于標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)，我們在頭文件里面應(yīng)該模塊化地給出一些函數(shù)或功能。另外還應(yīng)該包括獨立實現(xiàn)這些函數(shù)或功能的常量、變量和類型的聲明。
下面我們就來看一個頭文件應(yīng)用的實例：
//shape.h
#include "math.h"http://在計算三角形面積時要用到正弦函數(shù)
const double pi=3.14159265358;//常量定義
struct circle//類型聲明
{
double r;
};
struct square
{
double a;
};
struct rectangle
{
double a,b;
};
struct triangle
{
double a,b,c,alpha,beta,gamma;
};
double perimeter_of_circle(double r)//函數(shù)定義
{
return 2*pi*r;
}
double area_of_circle(double r)
{
return pi*r*r;
}
double perimeter_of_square(double a)
{
return 4*a;
}
double area_of_square(double a)
{
return a*a;
}
double perimeter_of_rectangle(double a,double b)
{
return 2*(a+b);
}
double area_of_rectangle(double a,double b)
{
return a*b;
}
double perimeter_of_triangle(double a,double b,double c)
{
return a+b+c;
}
double area_of_triangle(double a,double b,double gamma)
{
return sin(gamma/180*pi)*a*b/2;
}
//main.cpp
#include "iostream.h"
#include "shape.h"http://包含我們編寫好的shape.h
int main()
{
circle c={2};
square s={1};
rectangle r={2,3};
triangle t={3,4,5,36.86989,53.13011,90};
cout <<"Perimeter of circle " <<perimeter_of_circle(c.r) <<endl;
cout <<"Area of square " <<area_of_square(s.a) <<endl;
cout <<"Perimeter of rectangle " <<perimeter_of_rectangle(r.a,r.b) <<endl;
cout <<"Area of triangle " <<area_of_triangle(t.b,t.c,t.alpha) <<endl;
return 0;
}
運行結(jié)果：
Perimeter of circle 12.5664 Area of square 1 Perimeter of rectangle 10 Area of triangle 6
我們編寫好了shape.h頭文件，以后用到計算圖形周長或面積的時候，就不需要重新編寫函數(shù)了，只需要包含這個頭文件就行了。
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