淺談頭文件(.h)和源文件(.cpp)的區別

本人原來在大一寫C的時候，都是所有代碼寫在一個文件里一鍋亂煮。經過自己開始寫程序之后，發現一個工程只有一定是由多個不同功能、分門別類展開的文件構成的。一鍋亂煮只會導致代碼可讀性差、維護性差。但是本人在學習C++的時候，被這章節弄混了。 Source & Header, Separate Files from Classes，里面介紹了一個對於Python寫手來說很新的概念。就是頭文件和源文件的區別，下面談談我自己學習后的理解。

頭文件(.h)

頭文件用來寫 類的聲明 （包括類的成員的聲明和方法聲明）、函數原型、#define 常數等，但是很少會寫出具體的實現和細節。就好比抽象類一樣。

頭文件很有意思的是，開頭和結尾必須按照以下格式：

#ifndef MYCLASS_H
#define MYCLASS_H

// code here

#endif

當時我看到這個是極其的不理解和迷茫的，后來閱讀了別人的博文才略懂。

首先解釋他是干嘛使的，這是防止頭文件被重復引用。什么叫被重復引用？就是同一個頭文件(.h)在同一個源文件(.cpp)中被include了多次。這種錯誤常常是因為include嵌套。舉個最簡單的例子，存在cellphone.h這個頭文件引用了#include "huawei.h"，之后又有china.cpp這個源文件同時導入了#include "cellphone.h" 和 #include "huawei.h"。此時huawei.h就在一個源文件里引用了兩次。

那么，某些時候，只是因為include了兩遍，增大了編譯器的工作量。如果是小型程序的話還好說，但是大型工程甚至會增長幾個小時的編譯時間。但是另一些情況，會引起很嚴重的錯誤。比如在頭文件中定義了全局變量會引起重復定義。

所以就有了我們上面那些看起來亂七八糟的代碼，下面開始解釋。

#ifndef MYCLASS_H 的意思是 if not define myclass.h，這樣看就很好理解了，如果引用這個頭文件的源文件不存在myclass.h這個頭文件，那么接下行 #define MYCALSS_H， 引入myclass.h。然后就是我們頭文件的代碼。如果已經有了，直接跳到 #endif。

理論上來說，上面這個片段的MYCLASS_H是可以任意命名的，但是約定俗成的，為了可讀性的，我們都把它命名為這個頭文件的大寫和下划線的形式。如下面這一段代碼：

#ifndef HUAWEI_H       // 防止huawei.h被重復引用
#define HUAWEI_H

#include <cmath>       // 引用標准庫
#include "honor.h"     // 引用非標准庫頭文件
...
void Function();  	   // 全局函數聲明
class Mate20{		   // 類聲明
    public: Mate20();  // 構造函數聲明
 			~Mate20(); // 析構函數聲明  
    private:
    protected:
};

#endif

上面的代碼其實已經很好的解釋了頭文件的作用——聲明。可以看見內部的函數和方法僅僅是聲明，而都沒有寫入具體細節。

源文件(.cpp)

源文件主要寫實現頭文件中已經聲明的那些函數的具體代碼。需要注意的是，開頭必須#include一下實現的頭文件，以及要用到的頭文件。那么當你需要用到自己寫的頭文件中的類時，只需要#include進來就行了。

下面舉個例子

我首先寫一個頭文件Pen.h，里面定義了一個Pen類：

#ifndef PEN_H
#define PEN_H
#include <string>
class Pen
{
public:
	Pen(std::string brand);

};

#endif

然后我在我的主文件test.cpp中引入了這個頭文件：

#include <iostream>
#include "Pen.h"
using namespace std;

Pen::Pen(string brand) {
	cout << "What brand are you looking for?" << endl;
	cout << brand;
}	

int main() {
	Pen pilot("pilot");
	
}

// 輸出結果為 
/* What brand are you looking for?
   pilot */

結果表明，這樣引入是正確的。