c++ 为什么会有头文件

蔚落 2023-07-11 08:57 43阅读 0赞

突然脑子里蹦出一个问题，为什么c++ 会有头文件怎么个东西，而诸如java,python就没有这玩意呢，是不是历史遗留问题呢。我先以函数定义来看看c++的语法吧。

我们先写两个cpp，`man.cpp`中引用了`add.cpp`中add函数

//add文件
    int add(int x, int y)
    { 
        return x + y;
    }

//main文件
    #include <iostream>
     
    int add(int x, int y); //函数声明
     
    int main()
    { 
        std::cout << "The sum of 3 and 4 is " << add(1, 1) << std::endl;
        return 0;
    }

因为这样避免写头文件的方式如果直接用`g++ main.exe`是会报错的，为了让上面正常运行我们要手动控制编译，像下面这样就能得到结果了

g++  main.cpp add.cpp -o add.exe

回到原题，我们先假设没有上面的函数声明会怎么样。首先编译器就会报错

in.cpp: In function 'int main()':
    main.cpp:6:41: error: 'add' was not declared in this scope
         std:cout<<"The sum of 3 and 4 is "<<add(3,4)<<std::endl;
                                             ^~~
    main.cpp:6:41: note: suggested alternative: 'rand'
         std:cout<<"The sum of 3 and 4 is "<<add(3,4)<<std::endl;
                                             ^~~
                                             rand

不仅提示了没有声明函数，还贴心提示可以用rand函数代替。可以看出其实编译器非常的聪明，完全就知道这是个用到2个整数的函数。

而只编译`main.cpp`的时候他又提示我们没有定义add函数。

D:\TEMP\ccEMSlyf.o:main.cpp:(.text+0x34): undefined reference to `add(int, int)'
    collect2.exe: error: ld returned 1 exit status

**可见c++语法规定如果你写了一个函数（define），你必须主动声明告诉c++编译器（declare)。**

这样的好处可不是为了避免使用前必定义

#include<iostream>
    using namespace std;
    // int add(int x, int y); //函数声明
    int add(int x, int y)
    { 
        return x + y;
    }
    int main(){ 
    
        std:cout<<"The sum of 3 and 4 is "<<add(3,4)<<std::endl;
    
    }

是为了像上面一样把代码逻辑分开。把各个代码按照逻辑拆分成一个一个小块，方便维护管理。可以单独创建一个include 文件夹放入我们的头文件add.h

//include/add.h
    #ifndef ADD_H
    #define ADD_H
     int add(int x, int y);
    #endif

//src/main.cpp
    #include<iostream>
    #include"include/add.h"
    using namespace std;
    
    int main(){ 
    
        std:cout<<"The sum of 3 and 4 is "<<add(3,4)<<std::endl;
    
    }

add.cpp保持不变

g++   main.cpp add.cpp -o add.exe -I "../"

指定完头文件目录，你会发现结果和之前一样，但是更加的模块化了，想使用哪个模块，就加载对应模块的头文件就行了。

同时也是为了省内存。古时候不像现在动辄几g几十g的电脑。像java和python 这种解释型的语言都是运行的时候加载代码再翻译，根本不差这这点算力和内存，可几十年前那时候的计算机才十几k,甚至几k。为了省内存，搞一个声明，留一个标记给连接器对接就行，一小块一小块编译。耗时但是高效啊。