title: C++（十三）多文件编程date: 2021-04-30 15:11:01.284

updated: 2021-04-30 15:55:10.165
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概括

一个完整的 C++ 项目常常是由多个代码文件组成的，根据后缀名的不同，大致可以将它们分为如下 2 类：

.h 文件：又称“头文件”，用于存放常量、函数的声明部分、类的声明部分；
.cpp 文件：又称“源文件”，用于存放变量、函数的定义部分，类的实现部分。

实际上，.cpp 文件和 .h 文件都是源文件，除了后缀不一样便于区分和管理外，其他的几乎相同，在 .cpp 中编写的代码同样也可以写在 .h 中。之所以将 .cpp 文件和 .h 文件在项目中承担的角色进行区别，不是 C++ 语法的规定，而是约定成俗的规范，读者遵守即可。

虽然类内部的成员函数可以在声明的同时进行定义（自动成为内联函数），但原则上不推荐这样使用。也就是说，即便定义成员函数的代码很少，其定义也应该放在适当的 .cpp 文件中。

防止头文件被重复引入——3种方法

在C语言中，常常使用宏定义（#ifndef / #define / #endif）来有效避免头文件被重复 #include，此方式在 C++ 多文件编程中也很常用。

C++ 多文件编程中，处理“多次 #include 导致重复引入”问题的方式有以下 3 种。

1.
使用宏定义避免重复引入

在实际多文件开发中，我们往往使用如下的宏定义来避免发生重复引入：

#ifndef _NAME_H
#define _NAME_H
//头文件内容
#endif

其中，_NAME_H 是宏的名称。需要注意的是，这里设置的宏名必须是独一无二的，不要和项目中其他宏的名称相同。

2.
使用#pragma once避免重复引入

除了前面第一种最常用的方式之外，还可以使用 #pragma one 指令，将其附加到指定文件的最开头位置，则该文件就只会被 #include 一次。

我们知道，#ifndef 是通过定义独一无二的宏来避免重复引入的，这意味着每次引入头文件都要进行识别，所以效率不高。但考虑到 C 和 C++ 都支持宏定义，所以项目中使用 #ifndef 规避可能出现的“头文件重复引入”问题，不会影响项目的可移植性。

和 ifndef 相比，#pragma once 不涉及宏定义，当编译器遇到它时就会立刻知道当前文件只引入一次，所以效率很高。但值得一提的是，并不是每个版本的编译器都能识别 #pragma once 指令，一些较老版本的编译器就不支持该指令（执行时会发出警告，但编译会继续进行），即 #pragma once 指令的兼容性不是很好。

目前，几乎所有常见的编译器都支持 #pragma once 指令，甚至于 Visual Studio 2017 新建头文件时就会自带该指令。可以这么说，在 C/C++ 中，#pragma once 是一个非标准但却逐渐被很多编译器支持的指令。

除此之外，#pragma once 只能作用于某个具体的文件，而无法向 #ifndef 那样仅作用于指定的一段代码。

3.
使用_Pragma操作符

C99 标准中新增加了一个和 #pragma 指令类似的 _Pragma 操作符，其可以看做是 #pragma 的增强版，不仅可以实现 #pragma 所有的功能，更重要的是，_Pragma 还能和宏搭配使用。

有关 _Pragma 操作符更多的功能和用法，本节不做详细讲解，这里仅介绍如何用 _Pragma 操作符避免头文件重复引入。

当处理头文件重复引入问题时，可以将如下语句添加到相应文件的开头：

1	_Pragma("once")

比如，将该语句添加到前面项目中 student.h 文件中的开头位置，再次执行项目，其可以正常执行。

事实上，无论是 C 语言还是 C++，为防止用户重复引入系统库文件，几乎所有库文件中都采用了以上 3 种结构中的一种，这也是为什么重复引入系统库文件编译器也不会报错的原因。

本节介绍了 3 种避免头文件被重复引入的方法，其中 #pragma once 和 _Pragma(“once”) 可算作一类，其特点是编译效率高，但可移植性差（编译器不支持，会发出警告，但不会中断程序的执行）；而 #ifndef 的特点是可移植性高，编译效率差。读者可根据实际情况，挑选最符合实际需要的解决方案。

除非对项目的编译效率有严格的要求，强烈推荐读者选用第一种解决方案，即采用 #ifndef / #define / #endif 组合解决头文件被重复引入。

另外在某些场景中，考虑到编译效率和可移植性，#pragma once 和 #ifndef 经常被结合使用来避免头文件被重复引入。比如说：

#pragma once
#ifndef _STUDENT_H
#define _STUDENT_H
class Student {
    //......
};
#endif

当编译器可以识别 #pragma once 时，则整个文件仅被编译一次；反之，即便编译器不识别 #pragma once 指令，此时仍有 #ifndef 在发挥作用。

const常量与多文件编程

将const常量定义在.h头文件中
借助extern先声明再定义const常量
借助extern直接定义const常量

总结

定义，指的是就是将某个符号完整的描述清楚，它是变量还是函数，变量类型以及变量值是多少，函数的参数有哪些以及返回值是什么等等；

而声明的作用仅是告诉编译器该符号的存在，至于该符号的具体的含义，只有等链接的时候才能知道。

所谓的头文件，其实它的内容跟 .cpp 文件中的内容是一样的，都是 C++ 的源代码，唯一的区别在于头文件不用被编译。我们把所有的函数声明全部放进一个头文件中，当某一个 .cpp 源文件需要时，可以通过 #include 宏命令直接将头文件中的所有内容引入到 .cpp 文件中。这样，当 .cpp 文件被编译之前（也就是预处理阶段），使用 #include 引入的 .h 文件就会替换成该文件中的所有声明。