C语言中头文件和cpp文件解析

务必提前预读这里的内容：http://www.cnblogs.com/stemon/p/3999844.html

回到cpp文件与头文件各写什么内容的话题上：

理论上来说cpp文件与头文件里的内容，只要是C语言所支持的，无论写什么都可以的，比如你在头文件中写函数体实现，任何一个cpp文件包含此头文件就可以将这个函数编译成目标文件的一部分（编译是以cpp文件为单位的，如果不在任何cpp文件中包含此头文件的话，这段代码就形同虚设），你可以在cpp文件中进行函数声明、变量声明、结构体声明，这也不成问题！！！

那为何一定要分成头文件与cpp文件呢？

又为何一般都在头件中进行函数、变量声明，宏声明，结构体声明呢？而在cpp文件中去进行变量定义，函数实现呢？？

原因如下：

　　1.如果在头文件中实现一个函数体，那么如果在多个cpp文件中引用它，而且又同时编译多个cpp文件，将其生成的目标文件连接成一个可执行文件，在每个引用此头文件的cpp文件所生成的目标文件中，都有一份这个函数的代码，如果这段函数又没有定义成局部函数，那么在连接时，就会发现多个相同的函数，就会报错，函数重复定义。

　　2.如果在头文件中定义全局变量，势必会对此全局变量赋初值，那么在多个引用此头文件的cpp文件中同样存在相同变量名的拷贝，关键是此变量被赋了初值，所以编译器就会将此变量放入DATA段，最终在连接阶段，会在DATA段中存在多个相同的变量，它无法将这些变量统一成一个变量，统一变量的意思也就是仅为此变量分配一个空间，而不是多份空间。但是对于声明一个变量，这个变量在头文件没有赋初值，编译器就会将之放入 BSS段，连接器会对BSS段的多个同名变量仅分配一个存储空间。

　　3.如果在cpp文件中声明宏、结构体、函数等，那么我要在另一个cpp文件中引用相应的宏、结构体、函数，就必须再做一次重复的工作（意思是说如果不去#include），如果我改了一个cpp文件中的一个声明，那么又忘了改其它cpp文件中的声明，这不就出了大问题了，程序的逻辑就变成了你不可想象的了，如果把这些公共的东东放在一个头文件中，想用它的cpp文件就只需要引用一个就OK了！！！这样岂不方便，要改某个声明的时候，只需要动一下头文件就行了。

　　4.在头文件中声明结构体，函数等，当你需要将你的代码封装成一个库，让别人来用你的代码，你又不想公布源码，那么人家如何利用你的库呢？也就是如何利用你的库中的各个函数呢？？一种方法是公布源码，别人想怎么用就怎么用，另一种是提供头文件，别人从头文件中看你的函数原型，这样人家才知道如何调用你写的函数，就如同你调用printf函数一样，里面的参数是怎样的？你是怎么知道的？还不是看人家的头文件中的相关声明啊。当然这些东东都成了C标准，就算不看人家的头文件，你一样可以知道怎么使用。

c语言中cpp文件和头文件的困惑：

本质上没有任何区别。 只不过一般：

.h文件是头文件，内含函数声明、宏定义、结构体定义等内容。

.cpp文件是程序文件，内含函数实现，变量定义等内容。

而且是什么后缀也没有关系，只不过编译器会默认对某些后缀的文件采取某些动作。你可以强制编译器把任何后缀的文件都当作cpp文件来编。

这样分开写成两个文件是一个良好的编程风格。

而且，比方说我在aaa.h里定义了一个函数的声明，然后我在aaa.h的同一个目录下建立aaa.c ，aaa.c里定义了这个函数的实现，然后在main函数所在.cpp文件里#include这个aaa.h 然后我就可以使用这个函数了。 main在运行时就会找到这个定义了这个函数的aaa.cpp文件。

这是因为：

　　首先：main函数为标准C/C++的程序入口，编译器会先找到main函数所在的文件。

假定编译程序编译myproj.c（其中含main()）时，发现它include了mylib.h（其中声明了函数void test()），那么此时编译器将按照事先设定的路径（include路径列表及代码文件所在的路径）查找与之同名的实现文件（扩展名为.cpp或.c，此例中为mylib.c），如果找到该文件，并在其中找到该函数（此例中为void test()）的实现代码，则继续编译；如果在指定目录找不到实现文件，或者在找到的实现文件及后续的各include文件中未找到实现代码，则返回一个编译错误。其实include的过程完全可以"看成"是一个文件拼接的过程，将声明和实现分别写在头文件及cpp文件中，或者将二者同时写在头文件中，理论上没有本质的区别。

注意：之所以去查找与之同名的实现文件，是默认的Makefile文件设定的。当然也可以在Makefile中设定其他cpp文件，或者是

以上是所谓动态方式。

对于静态方式，基本所有的C/C++编译器都支持一种链接方式被称为Static Link，即所谓静态链接。

在这种方式下，我们所要做的，就是写出包含函数、类等声明的头文件（a.h,b.h,...），以及他们对应的实现文件（a.cpp,b.cpp,...）。编译程序会将实现文件编译为静态的库文件（a.lib,b.lib,...）。在随后的代码重用过程中，我们只需要提供相应的头文件（.h）和相应的库文件（.lib），就可以使用过去的代码了。

相对动态方式而言，静态方式的好处是实现代码的隐蔽性，即C++中提倡的"接口对外，实现代码不可见"，有利于库文件的转发。

提示：

如果说难题最难的部分是基本概念，可能很多人都会持反对意见，但实际上也确实如此。我高中的时候学物理，老师抓的重点就是概念--概念一定要搞清，于是难题也成了容易题。如果你能分析清楚一道物理难题存在着几个物理过程，每一个过程都遵守那一条物理定律(比如动量守恒、牛II定律、能量守恒)，那么就很轻松的根据定律列出这个过程的方程，N个过程必定是N个N元方程，难题也就迎刃而解。即便是高中的物理竞赛难题，最难之处也不过在于：

()、混淆你的概念，让你无法分析出几个物理过程，或某个物理过程遵循的那条物理定律；

()、存在高次方程，列出方程也解不出。而后者已经是数学的范畴了，所以说，最难之处还在于掌握清晰的概念；

程序设计也是如此，如果概念很清晰，那基本上没什么难题(会难在数学上：比如算法的选择、时间空间与效率的取舍、稳定与资源的平衡上)。但是，要掌握清晰的概念也没那么容易。比如下面这个例子，看看你有没有很清晰透彻的认识。

a.h文件中：

void foo(); 

a.cpp文件中：

#include "a.h"
void foo()
{
    return;
}

我的问题出来了：#include "a.h"这句话是要还是不要？

main.cpp文件中：

#include "a.h" 

int main(int argc, char *argv[])
{
    foo();
    return ;
}

针对上面的代码，请回答三个问题：

(1)a.c 中的#include "a.h"这句话是不是多余的？(不一定)

(2)为什么经常见 xx.c 里面 include 对应的 xx.h？

(3)如果 a.c 中不写#include "a.h"，那么编译器是不是会自动把 .h 文件里面的东西跟同名的 .c 文件绑定在一起？（不会）

（请针对上面3道题仔细考虑10分钟，莫要着急看下面的解释。:) 考虑的越多，下面理解的就越深。）

好了，时间到！请忘掉上面的3道题，以及对这三道题引发出的你的想法，然后再听我慢慢道来。

正确的概念是：从C编译器角度看，.h和.c皆是浮云，就是改名为.txt、.doc也没有大的分别。换句话说，就是.h和.c没啥必然联系。.h中一般放的是同名.cpp文件中定义的变量、数组、函数的声明等需要让.c外部使用的声明。这个声明有啥用？只是让需要用这些声明的地方方便引用(因为使用前必须声明)。因为 #include "xx.h" 这个宏其实际意思就是把当前这一行删掉，把 xx.h 中的内容原封不动的插入在当前行的位置。由于想写这些函数声明的地方非常多（每一个调用 xx.c 中函数的地方，都要在使用前声明一下），所以用 #include "xx.h" 这个宏就简化了许多行代码--让预处理器自己替换好了。也就是说，xx.h 其实只是让需要写 xx.c 中函数声明的地方调用（可以少写几行字），至于 include 这个 .h 文件是谁，是 .h 还是 .c，还是与这个 .h 同名的 .c，都没有任何必然关系。

这样你可能会说：啊？那我平时只想调用 xx.c 中的某个函数，却 include了 xx.h 文件，岂不是宏替换后出现了很多无用的声明？没错，确实引入了很多垃圾，但是它却省了你不少笔墨，并且整个版面也看起来清爽的多。鱼与熊掌不可得兼，就是这个道理。反正多些声明（.h一般只用来放声明，而放不定义，参见拙著"过马路，左右看"）也无害处，又不会影响编译，何乐而不为呢？

翻回头再看上面的3个问题，很好解答了吧？

1.答：不一定。这个例子中显然是多余的。但是如果.c中的函数也需要调用同个.c中的其它函数，那么这个.c往往会include同名的.h，这样就不需要为声明和调用顺序而发愁了（C语言要求使用之前必须声明，而include同名.h一般会放在.c的开头）。有很多工程甚至把这种写法约定为代码规范，以规范出清晰的代码来。

3.答：不会。问这个问题的人绝对是概念不清，要不就是想混水摸鱼。非常讨厌的是中国的很多考试出的都是这种烂题，生怕别人有个清楚的概念了，绝对要把考生搞晕。

提示：

搞清楚语法和概念说易也易，说难也难。窍门有三点： 不要晕着头工作，要抽空多思考思考，多看看书；

看书要看好书，问人要问强人。烂书和烂人都会给你一个错误的概念，误导你；

勤能补拙是良训，一分辛苦一分才；

（1）通过头文件来调用库功能。在很多场合，源代码不便（或不准）向用户公布，只要向用户提供头文件和二进制的库即可。用户只需要按照头文件中的接口声明来调用库功能，而不必关心接口怎么实现的。编译器会从库中提取相应的代码。

（2）头文件能加强类型安全检查。如果某个接口被实现或被使用时，其方式与头文件中的声明不一致，编译器就会指出错误，这一简单的规则能大大减轻程序员调试、改错的负担。

　　头文件用来存放函数原型。

　　头文件如何来关联源文件？

这个问题实际上是说，已知头文件"a.h"声明了一系列函数(仅有函数原型,没有函数实现)，"b.cpp"中实现了这些函数，那么如果我想在"c.cpp"中使用"a.h"中声明的这些在"b.cpp"中实现的函数，通常都是在"c.cpp"中使用#include "a.h",那么c.cpp是怎样找到b.cpp中的实现呢？

其实.cpp和.h文件名称没有任何直接关系，很多编译器都可以接受其他扩展名。

谭浩强老师的《C程序设计》一书中提到，编译器预处理时，要对#include命令进行"文件包含处理"：将headfile.h的全部内容复制到#include "headfile.h"处。这也正说明了，为什么很多编译器并不care到底这个文件的后缀名是什么----因为#include预处理就是完成了一个"复制并插入代码"的工作。

　　程序编译的时候，并不会去找b.cpp文件中的函数实现，只有在link的时候才进行这个工作。我们在b.cpp或c.cpp中用#include "a.h"实际上是引入相关声明，使得编译可以通过，程序并不关心实现是在哪里，是怎么实现的。源文件编译后成生了目标文件（.o或.obj文件），目标文件中，这些函数和变量就视作一个个符号。在link的时候，需要在makefile里面说明需要连接哪个.o或.obj文件（在这里是b.cpp生成的.o或.obj文件），此时，连接器会去这个.o或.obj文件中找在b.cpp中实现的函数，再把他们build到makefile中指定的那个可以执行文件中。

（非常重要）

在VC中，一般情况下不需要自己写makefile，只需要将需要的文件都包括在project中，VC会自动帮你把makefile写好。

通常，连接器会在每个.o或.obj文件中都去找一下所需要的符号，而不是只在某个文件中找或者说找到一个就不找了。因此，如果在几个不同文件中实现了同一个函数，或者定义了同一个全局变量，链接的时候就会提示"redefined"。

文章转载地址：http://www.cnblogs.com/laojie4321/archive/2012/03/30/2425015.html