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C++多文件编程是什么

在前面的教程中,我们都是将所有的代码写到一个源文件里面,例如:
//main.cpp
#include <iostream>
using namespace std;

class Student{
public:
    char *name;
    int age;
    float score;

    void say(){
        cout<<name<<"的年龄是"<<age<<",成绩是"<<score<<endl;
    }
};

int main(){
    Student *pStu = new Student;
    pStu -> name = "小明";
    pStu -> age = 15;
    pStu -> score = 92.5f;
    pStu -> say();
    delete pStu;  //删除对象
    return 0;
}

如上所示,所有的代码都位于 main.cpp 文件中。对于代码量几十行或者几百行的小程序,这或许无可厚非,但当程序膨胀代码到几千行甚至上万行后,就应该考虑将代码“分散”到多个文件中。注意这里所谓的“分散”,并不是胡乱地划分。为了方便后期的维护,分散代码应遵循一个基本原则:实现相同功能的代码应存储在一个文件中。


事实上,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:
  1. .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;
  2. .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。

另外对于一些系统提供的库,出于版权和保密的考虑,大多是已经编译好的二进制文件,其中可能仅包含 .h 文件,而没有 .cpp 文件。

以上面程序为例,在实际场景中,我们应该将其做如下划分:
//student.h
class Student {
public:
    const char *name;
    int age;
    float score;
    void say();
};

//student.cpp
#include <iostream>   //std::cout、std::endl
#include "student.h"  //Student
void Student::say() {
    std::cout << name << "的年龄是" << age << ",成绩是" << score << std::endl;
}

//main.cpp
#include "student.h"  //Student
int main() {
    Student *pStu = new Student;
    pStu->name = "小明";
    pStu->age = 15;
    pStu->score = 92.5f;
    pStu->say();
    delete pStu;  //删除对象
    return 0;
}
此项目的目录结构如下:
项目─┐
      ├ student.h
      ├ student.cpp
      └ main.cpp
执行结果为:

小明的年龄是15,成绩是92.5

如上所示,在对之前的程序进行合理地划分时,需要额外将 "student.h" 分别引入到 student.cpp 文件和 main.cpp 文件中,理由很简单,因为这 2 个文件中需要使用 student.h 文件声明的 Student 类,就如同我们在使用 cin 和 cout 时需要提前引入 <iostream> 头文件一样。

注意,引入编译器自带的头文件(包括标准头文件)用尖括号,例如 <iostream>;引入自定义的头文件用 "" 双引号,例如 "student.h"。

可以看到,之前的一段程序被划分到了 3 个文件中,其中:
  • student.h 头文件负责存储 Student 类的声明部分;
  • student.cpp 文件负责存储 Student 类中成员函数的定义部分;
  • main.cpp 文件负责存储主程序(main() 函数)。

经过上面这样划分,当后期想查看 Student 类有哪些成员时,就可以直接打开 student.h 文件,想查看某个成员函数的具体实现时,可以打开 student.cpp 文件。

除此之外,当一个项目中的文件过多时,还可以将它们分散存储到不同的文件夹下。例如:
项目─┐
      ├─ include ┐
      │           ├ student.h
      │           └ ...
      ├─ source ┐
       ...        ├ student.cpp
                  ├ main.cpp
                  └ ...
如上所示,将所有的头文件存储在 include 文件夹下,将所有的 .cpp 文件存储在 source 文件夹下。总之项目越大,多文件编程的优势越明显。

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