（一〇九）单独编译（多个源代码文件和头文件）

Posted 2023-01-16 qq20004604

单独编译的简单原理：

C++在内存中储存数据提供了多种选择。

 

可以选择数据保留在内存中的时间长度（存储持续性）以及程序的哪一部分可以访问数据（作用域和链接）等。可以使用new来动态地分配内存，而定位new运算符提供了这种技术的一种变种。C++名称空间是另一种控制访问权的方式。

 

通常，大型程序都由多个源代码文件组成，这些文件可能共享一些数据。这样的程序涉及到文件的单独编译。

 

 

————***一〇九谈的是单独编译***一一〇谈的是存储***——————

 

和C语言一样，C++也允许，甚至鼓励程序员将组件函数放在独立的文件中。可以单独编译这些文件，然后将他们链接成可执行的程序。（通常，C++编译器既要编译程序，也要管理链接器）。

 

如果只是修改一个文件，则可以只重新编译该文件，然后将它与其他文件的编译版本链接。这使得大程序的管理更便捷。

 

另外，大多数C++环境都提供了其他工具来帮助管理。例如，UNIX和Linux系统都具有make程序，可以跟着程序依赖的文件以及这些文件的最后修改时间。

 

运行make时，如果它检测到上次编译后修改了源文件，make将记住重新构建程序所需的步骤。大多数集成开发环境（包括Embarcadero C++ Builder、Microsoft Visual C++、Apple Xcode和Freescale CodeWarrior）都在Project菜单中提供了类似的工具。

 

 

假如有这样一个程序。他包含一个结构，有main()函数和其他两个函数，这三个函数都使用了这样一个结构。

如果我们要把main函数和其他两个函数分拆到两个文件之中，那个这个结构怎么办？是放在main函数还是放在其他两个函数所在的文件？还有，这两个函数的原型怎么办？

 

事实上，是把这个结构放在头文件之中（也可以顺便将两个函数的原型放在同一个头文件之中，原因见之后，是我自己推测的），把main()函数放在一个源代码文件之中，把其他两个函数放在另一个源代码文件之中。这两个源代码文件都包含这个头文件。

程序分为三部分：

①头文件：包含结构声明、以及两个函数原型；

②源代码文件a：包含main()函数；

③源代码文件b：包含另外两个函数。

 

这是一个非常有用的组织程序的策略。

例如，我们编写另外一个程序时，也需要使用这些函数（指另外两个函数），则只需要包含头文件（里面有结构和另外两个函数的原型），并将函数文件（指上面的源代码文件b）添加到项目列表或make列表之中即可。

 

另外，这种组织程序也与OOP方法一致。

一个文件（头文件）包含了用户定义类型的定义；

另一个文件包含操纵用户定义类型的函数的代码。

这两个文件组成了一个软件包，可以用于各种程序之中。

 

 

请不要将函数定义或变量声明放在头文件之中。

这样对于简单的文件可能是可行的，但通常会引发问题。

例如，如果在头文件之中包含一个函数定义，然后在其他两个文件（属于同一个程序）中包含该头文件，则同一个程序中（因为据说是程序是将多个文件编译后链接在一起）将包含同一个函数的两个定义，除非函数是内联的（why内联就可以？），否则这将出错。

 

 

 

头文件中常包含的内容：

①函数原型；

②使用#define或const定义的符号常量；

③结构声明；

④类声明；

⑤模板声明；（因为不生成函数定义，只有在调用的时候才生成）

⑥内联函数。

 

原因：

②被声明为const的数据和内联函数有特殊的链接属性，（不清楚）

③结构声明：因为不创建变量，只是在源代码文件中声明结构变量时，告诉编译器如何创建该结构变量。

⑤模板声明：类似结构声明，注意，模板并不直接创建函数定义，而是调用的时候创建对应的函数定义。

 

 

 

如果要将多个源代码文件和头文件组合在一起，应如下做：

①首先，可以将上面所说的，头文件中常包含的内容，放在一个或者多个头文件中；

 

②其他源代码文件需要引用头文件，且不能用方括号“<>”，而应该用双引号“""”。语法为：#include"头文件名"

例如，头文件名为aaa.h，那么其他源代码文件在需要引用这个头文件时，应加入：

#include"aaa.h"

且每个需要引用头文件内容的源代码文件，都需要有这样一行代码。

 

③头文件中如果要包含其他头文件的内容，例如在结构声明中需要string类，就如同普通源文件那样，添加#include<string>，然后需要记得string之前要加std::

例如：

#include<string>

struct abc

std::string c;

;

这样才可以正常使用string类。

 

④头文件中一般要包含函数原型。

这样的话，凡是调用这个头文件的cpp文件(源代码文件)都可以省略函数原型，否则还要像正常函数调用那样在main函数之前加入函数原型。

 

⑤在同一个源代码文件，若要包含一个头文件，那么通常只会包含一次。

例如如果需要使用string类，那么在这个源文件内，我们会加入#include<string>

毫无疑问，我们不会将这行代码在同一个cpp文件里输入两遍。

 

头文件可能被调用多次的问题：

但若我们在一个头文件里引用另外一个头文件，就有可能涉及到将同一个头文件引用多次的问题。例如：

（1）我们在头文件m1.h里面创建了一个结构声明，然后头文件m2.h里放了一个函数原型；头文件m3.h放了另外一个函数原型；

（2）由于m2.h和m3.h都需要使用这个结构，于是在两个函数都引用了头文件m1.h。即，加入了#include"m1.h"

（3）然后我们在源代码文件a.cpp里面，引用了头文件m2.h和m3.h（因为要使用它们提供的原型）；即：

#include"nn.h"

#include"nn2.h"

（4）假如我们没在m1.h里面添加防多次引用的代码。那么这个时候，m2.h里面和m3.h里面都包含了一个结构声明（因为他们都包含了m1.h），编译器会提示错误（因为它遇见了两次结构声明）。

 

防止头文件被调用多次：

因此，我们需要一个解决办法，方法有两种：

（1）在头文件的开始，加入#pragma once，那么这个头文件，在编译时，由编译器保证这个头文件不会被拷贝多次；

（2）在头文件的开始，加入

#ifndef 宏名字

#define 宏名字

.....  //一堆声明代码

#endif

例如：

#ifndef aa_bb_

#define aa_bb_

struct abc

int a;

;

#endif

第二种方法的原理是，#ifndef（if no define如果没有宏xxx的意思）aa_bb_，在编译器第一次遇见这行命令的时候，编译器发现自己没有遇见过这个宏名字（因为之间没有定义aa_bb_）；

于是向下执行，遇见#define aa_bb_ ，这个时候，编译器知道宏定义了aa_bb_（这样的话，下次遇见定义的这个名字，#ifndef aa_bb_将不会执行一直到#endif）之间的代码；

因为是第一次遇见，所以在这里，结构声明被编译器编译了（且记住下次遇见就不会被编译）。

这样的话，第一次遇见，于是编译结构abc，下一次遇见这几行代码（比如说又包含了这个头文件），这里的结构声明，便被编译器自动跳过了。

 

 

⑥多个源代码文件，应如正常那样包含头文件，调用名称空间等。

只不过包含头文件的话，就可以理解为将头文件的内容放在了源代码文件之前。即如果头文件里有一个函数原型，源代码文件包含这个头文件，就可以视为源代码文件中的代码，有这个函数原型。

但若一个源代码文件中包含名称空间（假如使用了using namespace std;），那么并不会让另一个源代码文件视为可以节约了这行代码。

 

 

多个文件代码如下：

//头文件mm.h
#pragma once //由编译器提供保证：同一个文件不会被包含多次。注意这里所说的“同一个文件”是指物理上的一个文件，而不是指内容相同的两个文件。带来的好处是，你不必再费劲想个宏名了，当然也就不会出现宏名碰撞引发的奇怪问题。对应的缺点就是如果某个头文件有多份拷贝，本方法不能保证他们不被重复包含。当然，相比宏名碰撞引发的“找不到声明”的问题，重复包含更容易被发现并修正。

//#ifndef COORDIN_H_
//#define COORDIN_H_
//... ... // 一些声明语句
//#endif
// #ifndef的方式依赖于宏名字不能冲突，这不光可以保证同一个文件不会被包含多次，也能保证内容完全相同的两个文件不会被不小心同时包含。当然，缺点就是如果不同头文件的宏名不小心“撞车”，可能就会导致头文件明明存在，编译器却硬说找不到声明的状况

#include<string>
struct abc

	int a;
	int b;
	std::string c;
;

//头文件nn.h
#pragma once
#include"mm.h"

void plus1(abc&);

//头文件nn2.h
#pragma once
#include"mm.h"

void set(abc&);
void show(abc);

//源代码文件：源.cpp
#include<iostream>
#include"nn.h"
#include"nn2.h"
using namespace std;
int main()


	abc a;
	string c = "abb";
	set(a);
	show(a);
	plus1(a);
	show(a);

	system("pause");
	return 0;

//源代码文件：源1.cpp
#include<iostream>
#include"nn.h"
#include"nn2.h"

void set(abc &a)

	a.a = 5;
	a.b = 3;
	a.c = "abb";


void show(abc a)

	using namespace std;	//虽然源.cpp包含了using namespace std，但这个函数使用cout和cin，依然要加入这行代码，或者加入using std::cout和using std::cin
	cout << a.a << endl;
	cout << a.b << endl;
	cout << a.c << endl;


void plus1(abc &a)

	a.a++;
	a.b++;
	a.c += a.c;

输出：

5
3
abb
6
4
abbabb
请按任意键继续. . .

头文件mm.h的代码，也可以修改为：

#ifndef aa_bb_
#define aa_bb_
#include<string>
struct abc

	int a;
	int b;
	std::string c;
;
#endif

其效果是相同的。