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https://www.cplusplus.com/articles/Gw6AC542/

0、简介

本文旨在解决一个常见的新手问题，即include头文件的问题。 概述和解释了几种良好做法，并且展示如何避免一些丑陋的代码。

后面的部分会涉及更高级的主题（内联inline和模板template），因此，即使是具有一定经验的 C++ 程序员也能从阅读中受益！

如果您已经熟悉基础知识，请跳到第 4 节。第4节是讨论实践和设计策略的地方。

1、为什么C++需要头文件？

 如果您刚开始使用 C++，您可能想知道为什么C++需要 #include 头文件，以及为什么一个程序要拥有多个 .cpp 文件。 原因很简单：

a) 减少编译时间

随着程序的增长，您的代码也会增长，如果所有内容都在一个文件中，那么每次进行任何微小更改时都必须完全重新编译所有内容。

对于小程序来说，这似乎没什么大不了的（实际上也不是），但是当您有一个合理大小的项目时，编译整个程序可能需要几分钟的时间。

你能想象在每次小改动之间都要等那么久吗？就像下面的情况：

编译/等待 8 分钟/“我靠，忘记分号”/编译/等待 8 分钟/调试/编译/等待 8 分钟/。。。。。。

b) 使代码更有条理

如果您将不同的功能模块分离到不同的文件中，那么在您想要进行修改时，更容易找到您正在寻找的代码。

（否则你需要盯着它并记住它是如何使用的、以及它是如何工作的）

c) 接口与实现分离

如果您不明白这意味着什么，请不要担心，我们将在本文中看到它的实际应用。

以上都是优点，但很明显缺点是，如果您不了解它是如何工作的，这反而会给你带来麻烦。

（但实际上，随着项目变得越来越大，头文件比很多其他的替代方案更简单）

C++ 程序的构建有两个阶段过程。

首先，每个源文件都是独立编译的。 编译器为每个编译的源文件生成中间文件。 这些中间文件通常称为对象文件(Linux中后缀为.o，Windows中后缀为.obj)——但不要将它们与代码中的对象混淆。 一旦所有文件都被单独编译，链接器将所有目标文件链接在一起，从而生成最终的二进制文件（程序）。

这意味着每个源文件都与其他源文件分开编译。

因此，就编译而言，“a.cpp”对“b.cpp”内部发生的事情一无所知。 这里有一个简单的例子来说明：

// in myclass.cpp

class MyClass
{
public:
  void foo();
  int bar;
};

void MyClass::foo()
{
  // do stuff
}

// in main.cpp

int main()
{
  MyClass a; // Compiler error: 'MyClass' is unidentified
  return 0;
}

即使在您的程序中(myclass.cpp)声明了 MyClass，它也没有在 main.cpp 中声明，因此当您编译 main.cpp 时会出现该错误。

这就是头文件的来源。头文件允许您使接口（在本例中为 MyClass 类）对其他 .cpp 文件可见，同时将实现（在本例中为 MyClass 的成员函数体）保留在其自己的 . .cpp 文件。 同样的例子，但略有调整：

// in myclass.h

class MyClass
{
public:
  void foo();
  int bar;
};

// in myclass.cpp
#include "myclass.h"

void MyClass::foo()
{
}

//in main.cpp
#include "myclass.h"  // defines MyClass

int main()
{
  MyClass a; // no longer produces an error, because MyClass is defined
  return 0;
}

#include 语句基本上类似于复制/粘贴操作。 编译器将在编译文件时将#include 行“替换”为您包含的文件的实际内容。

2、这些文件有什么区别（.h/.cpp/.hpp/.cc等等）

所有文件在本质上都是相同的，因为它们都是文本文件，但是不同类型的文件应该有不同的扩展名：

- 头文件应使用 .h** 扩展名 (.h / .hpp / .hxx)。您使用哪个无关紧要。
- C++ 源文件应使用 .c**扩展名 (.cpp / .cxx / .cc)。您使用哪个无关紧要。
- C 源文件应使用 .c（仅限 .c）。

此处将 C 和 C++ 源文件分开的原因是它在某些编译器中有所不同。如果您将使用 C++ 代码，请避免使用 .c 扩展名。此外，如果您尝试编译具有头文件扩展名的文件，编译器可能会忽略它们。

那么头文件和源文件有什么区别呢？基本上，头文件是用来#included而不是编译，而源文件是编译而不用来是#included。您可以不遵守这些约定，并使具有源文件扩展名的文件，表现得像头文件，反之亦然，但您不应该这样做。我不想说你不应该的原因——记住不要给自己找麻烦。

一个例外是，有时（尽管很少）包含源文件很有用。此方案与实例化模板有关，超出了本文的范围。

现在......只要把它放在你的脑海中：“不要#include源文件”

3、include保护