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.cpp文件的Package程序入口
2017-11-09 14:39:11      个评论    来源:qq_29952277的博客  
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在C++编程过程中,随着项目的越来越大,代码也会越来越多,并且难以管理和分析。于是,在C++中就要分出了头(.h)文件和实现(.cpp)文件,并且也有了Package的概念。 简单讲,一个Package就是由同名的.h和.cpp文件组成。当然可以少其中任意一个文件:只有.h文件的Package可以是接口或模板(template)的定义;只有.cpp文件的Package可以是一个程序的入口。

不过我在这里想讲的还是关于.h文件和.cpp文件

知道Package只是相对比较宏观的理解:我们在项目中以Package为编辑对象来扩展和修正我们的程序。编写代码时具体到应该把什么放到.h文件,又该什么放在.cpp文件中

虽然Google给了很多的链接,但是大部分的解释都太笼统了:申明写在.h文件,定义实现写在.cpp文件。这个解释没有差错,但是真正下手起来,又会发现不知道该把代码往哪里打。

为了方便,将它们总结在这里。

概览

  非模板类型(none-template) 模板类型(template)
头文件(.h) 全局变量申明(带extern限定符) 全局函数的申明 带inline限定符的全局函数的定义 带inline限定符的全局模板函数的申明和定义
类的定义 类函数成员和数据成员的申明(在类内部) 类定义内的函数定义(相当于inline) 带static const限定符的数据成员在类内部的初始化 带inline限定符的类定义外的函数定义 模板类的定义 模板类成员的申明和定义(定义可以放在类内或者类外,类外不需要写inline)
实现文件(.cpp) 全局变量的定义(及初始化) 全局函数的定义 (无)
类函数成员的定义 类带static限定符的数据成员的初始化

*申明:declaration
*定义:definition

头文件

头文件的所有内容,都必须包含在

#ifndef{Filename}
#define{Filename}

//{Content of head file}

#endif

这样才能保证头文件被多个其他文件引用(include)时,内部的数据不会被多次定义而造成错误

inline限定符

在头文件中,可以对函数用inline限定符来告知编译器,这段函数非常的简单,可以直接嵌入到调用定义之处。

当然inline的函数并不一定会被编译器作为inline来实现,如果函数过于复杂,编译器也会拒绝inline。

因此简单说来,代码最好短到只有3-5行的才作为inline。有循环,分支,递归的函数都不要用做inline。

对于在类定义内定义实现的函数,编译器自动当做有inline请求(也是不一定inline的)。因此在下边,我把带有inline限定符的函数成员和写在类定义体内的函数成员统称为“要inline的函数成员”

非模板类型

全局类型

就像前面笼统的话讲的:申明写在.h文件。

对于函数来讲,没有实现体的函数,就相当于是申明;而对于数据类型(包括基本类型和自定义类型)来说,其申明就需要用extern来修饰。

然后在.cpp文件里定义、实现或初始化这些全局函数和全局变量。

不过导师一直反复强调:不许使用全局函数和全局变量。用了之后造成的后果,目前就是交上去的作业项目会扣分。当然不能用自有不能用的理由以及解决方案,不过不在目前的讨论范围内。

自定义类型

对于自定义类型,包括类(class)和结构体(struct),它们的定义都是放在.h文件中。其成员的申明和定义就比较复杂了,不过看上边的表格,还是比较清晰的。

函数成员

函数成员无论是否带有static限定符,其申明都放在.h文件的类定义内部。

对于要inline的函数成员其定义放在.h文件;其他函数的实现都放在.cpp文件中。

数据成员

数据成员的申明与定义都是放在.h文件的类定义内部。对于数据类型,关键问题是其初始化要放在什么地方进行。

对于只含有static限定符的数据成员,它的初始化要放在.cpp文件中。因为它是所有类对象共有的,因此必须对它做合适的初始化。

对于只含有const限定符的数据成员,它的初始化只能在构造函数的初始化列表中完成。因为它是一经初始化就不能重新赋值,因此它也必须进行合适的初始化。

对于既含有static限定符,又含有const限定符的数据成员,它的初始化和定义同时进行。它也是必须进行合适的初始化

对于既没有static限定符,又没有const限定符的数据成员,它的值只针对本对象可以随意修改,因此我们并不在意它的初始化什么时候进行。

模板类型

C++中,模板是一把开发利器,它与C#,Java的泛型很相似,却又不尽相同。

对于模板,最重要的一点,就是在定义它的时候,编译器并不会对它进行编译,因为它没有一个实体可用。

只有模板被具体化(specialization)之后(用在特定的类型上),编译器才会根据具体的类型对模板进行编译。

所以才定义模板的时候,会发现编译器基本不会报错(我当时还很开心的:我写代码尽然会没有错误,一气呵成),也做不出智能提示。但是当它被具体用在一个类上之后,错误就会大片大片的出现,却往往无法准确定位。

因此设计模板就有设计模板的一套思路和方式,但是这跟本文的主题也有偏。

因为模板的这种特殊性,它并没有自己的准确定义,因此我们不能把它放在.cpp文件中,而要把他们全部放在.h文件中进行书写。这也是为了在模板具体化的时候,能够让编译器可以找到模板的所有定义在哪里,以便真正的定义方法。

至于模板类函数成员的定义放在哪里,应该放在类定义之外,因为这样当你看类的时候,一目了然地知道有那些方法和数据;我在用Visual Studio的时候查看到其标准库的实现,都是放在类内部的。

可能是我习惯了C#的风格,我比较喜欢把它们都写在类内部,也因为在开发过程中,所使用的编辑器都有一个强大的功能:代码折叠。

当然还有其他原因就是写在类外部,对于每一个函数成员的实现都需要把模板类型作为限定符写一遍,把类名限定符也要写一遍。

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谢 邀,这个问题让我想起我在实习的时候犯的一个错误,就是把模版类的定义和实现分开写了,结果编译出错,查了两天才查出问题。

C++中每一个对象所占用的空间大小,是在编译的时候就确定的,在模板类没有真正的被使用之前,编译器是无法知道,模板类中使用模板类型的对象的所占用的空间的大小的。只有模板被真正使用的时候,编译器才知道,模板套用的是什么类型,应该分配多少空间。这也就是模板类为什么只是称之为模板,而不是泛型的缘故。

既然是在编译的时候,根据套用的不同类型进行编译,那么,套用不同类型的模板类实际上就是两个不同的类型,也就是说,stack和stack是两个不同的数据类型,他们共同的成员函数也不是同一个函数,只不过具有相似的功能罢了。如上图所示,很简短的六行代码,用的是STL里面的stack,stack和stack的默认构造函数和push函数的入口地址是不一样的,而不同的stack对象相同的函数入口地址是一样的,这个也反映了模板类在套用不同类型以后,会被编译出不同代码的现象。

所以模板类的实现,脱离具体的使用,是无法单独的编译的;把声明和实现分开的做法也是不可取的,必须把实现全部写在头文件里面。为了清晰,实现可以不写在class后面的花括号里面,可以写在class的外面。

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还是把头文件的内容都放在#ifndef和#endif中吧。不管你的头文件会不会被多个文件引用,你都要加上这个。一般格式是这样的:

#ifndef <标识>
#define <标识>

……
……

#endif

<标识>在理论上来说可以是自由命名的,但每个头文件的这个“标识”都应该是唯一的。标识的命名规则一般是头文件名全大写,前后加下划线,并把文件名中的“.”也变成下划线,如:stdio.h

#ifndef _STDIO_H_
#define _STDIO_H_

……

#endif

2.在#ifndef中定义变量出现的问题(一般不定义在#ifndef中)。

#ifndef AAA
#define AAA

int i;

#endif
里面有一个变量定义
vc中链接时就出现了i重复定义的错误,而在c中成功编译。

结论:

(1).当你第一个使用这个头的.cpp文件生成.obj的时候,int i 在里面定义了当另外一个使用这个的.cpp再次[单独]生成.obj的时候,int i 又被定义然后两个obj被另外一个.cpp也include 这个头的,连接在一起,就会出现重复定义.

(2).把源程序文件扩展名改成.c后,VC按照C语言的语法对源程序进行编译,而不是C++。在C语言中,若是遇到多个int i,则自动认为其中一个是定义,其他的是声明。

(3).C语言和C++语言连接结果不同,可能(猜测)时在进行编译的时候,C++语言将全局
变量默认为强符号,所以连接出错。C语言则依照是否初始化进行强弱的判断的。(参考)

解决方法:

(1).把源程序文件扩展名改成.c。

(2).推荐解决方案:
.h中只声明 extern int i;在.cpp中定义

#ifndef X_H
#define X_H
extern int i;
#endif //X_H
int i;

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