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C++ 头文件说明

article 2025/3/20 9:32:36

如果一个程序足够大，代码功能很多，可以想象，不可能把代码写在一个cpp文件里。我们需要模块化，这样的好处很多，方便分工合作，可读性提高，调用也方便。

这个要怎么做呢？

很简单直接当前cpp文件目录下再新建一个test.cpp,如下：

里面就一句代码:

int a=50;

就行;

然后ConsoleAppliciation1.cpp主程序代码：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
extern int a;

int main()
{
    cout << a;
}

然后编译运行(编译器会自动编译所有文件)：

很明显，认到了外部变量a;

关键是这个语句 extern int a;声明a是个外部变量。起了作用，如果没有这个声明，则程序无法正常执行。

这个是针对多文件的吗？

不只是，这个是声明int a 是个外部变量。

只要在main函数里，访问变量a前，按上下顺序没有看到变量的a的定义，都需要用这个extern声明一下，否则编译器不认识。

比如，如下语句：


#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
extern int a;

int main()
{
    cout << b;
}
int b = 60;

可以看到编译直接报错，如下：

不能识别变量“b",所以我们也要在最前面加上extern int b;即使在同一个文件中。

这样再次编译就正常了。

那么函数也是同样的道理，比如test.cpp 如下代码：

#include <iostream>
void test()
{
	std::cout << 100;

}

主文件:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
void test();
int main()
{
    test();
}

可以看到在最前面有void test();声明，那么这里为什么没有extern关键字？其实这里你加上也是可以的，因为跟变量不同，函数声明可以省略extern，默认是extern;

那么同理，你的函数定义是main函数后面，即使在同一个文件中，你也是要声明一下函数的。

那么现在有一个问题，既然访问其它文件的变量需要extern声明一下，如果不加声明，是否可以在两个cpp文件里定义了一个同名的变量。

比如test.cpp

int a;

主文件cpp:

#include <iostream>

using namespace std;
int a;
int main() {

}

答案是不行，会报错，如下：

如果你很疑惑，那么看下例代码，同样是未声明extern;你就能理解了，跟这个差不多的道理：

#include <iostream>

using namespace std;
int a;
int main() {

}
int a;

结果都是不能重定义，这一点要明白。

最终的结果是两个cpp，不能定义一样的变量。但这并不是因为全局变量的作用域于所有cpp文件，全局变量作用域只是针对当前cpp文件。

不能定义是因为链接obj时是不能有相同的变量名。所以取消extern声明，也是不能定义相同的变量。

这种现象如果很难理解，你可以在单文件里也找到类似现象。

#include <iostream>

using namespace std;
extern int a;
int main() {

}
int a;

下面的那个int a的作用域是从定义处开始，到文件结束，不是对于整个CPP文件的，但你不能说，根据作用域，就可以在最上面再定义一个int a了(取消extern声明)，这很显然会引起冲突的。

只不过一个是编译时报错，不能重定义，而两个cpp里不能重定义，是编译通过了(因为编译时都是一次次单独编译CPP文件的），变成中间文件obj 链接的时候会报错，不能有相同的外部链接变量。

那么，可以想象，如果分工合作，在多个cpp文件中，定义全局变量，总会不小心定义了相同的全局变量。

要如何解决：

1.可以使用static修饰变量，这样的全局变量，就只针对单cpp文件，不能被其它cpp文件访问，也不会引起冲突，如：test.h

static int a;

这样就没问题了。

2.可以使用命名空间的方法，这里就不示例代码了，只是提供一种思路。

3.那么函数，跟变量是同样的道理，不能在多个cpp文件里重复定义，只能定义一次，然后extern声明引用。如果实在要定义，加上static关键字。声明不被外部链接。只在当前cpp文件里有效。

明白了上面这些，我们可能需要使用大量的声明，变量和函数（以后还会有类)

如果要有多个cpp文件要使用这些，那么每次都打这么一串代码，实在麻烦。而且阅读体验也较差。

所以我们可以把这些声明做成一个头文件。

比如现在有test.cpp文件，如下代码：

#include<iostream>
using namespace std;
int a = 5;
void test()
{
	cout << "\ntest函数\n";
}

然后是test.h头文件：

 void test();
 extern int a;

主文件ConsoleApplication1.cpp 包含头文件，然后调用：

#include <iostream>
#include"test.h"
using namespace std;

int main() {
    cout << "a值:" << a;
    test();
}

运行结果：

这里的#include"test.h",实际是预处理命令，即:将test.h里的代码插入当前位置（非编译).

所以实际是这样：

#include <iostream>
void test();
extern int a;
using namespace std;

int main() {
    cout << "a值:" << a;
    test();
}

本质跟我们之前手动声明是一样的。

那么这里又有几个问题，既然#include只是简单的插入代码，

或者为什么test.h和test.cpp声明和定义要分开写呢？我全写在test.h里。

首先回答test.h里是可以定义变量，或者具体函数代码，但十分不建议这样写，如果你定义了变量a，前面说过了，多个文件#include test.h，链接时会报重复定义。这样极容易造成混乱。

所以标准的做法是分开写，如果一个cpp里的变量和函数要被其它文件使用，声明部分要分开写成一个头文件。以表示共用。

#ifndef

讲到头文件，这里不得不提一下ifndef 宏定义相关。

比如，将上面test.h代码改成这样：


#ifndef TEST_H
#define TEST_H
void test();
extern int a;

#endif

上面的语句意思是，如果没有定义宏TEST_H,则执行#endif之前的语句，就是定义宏TEST_H，然后声明函数test和变量a.

这样做的好处是防止代码重复包含，比如一个cpp里多次引用了头文件，它只会插入一次代码，如果识别到了宏TEST_H.

如类似这样：

#include <iostream>

using namespace std;
#include"test.h"
#include"test.h"
int main() {

    test();
}

注意这里的宏定义只是对当前cpp文件进行判断，因为本质上宏定义也是预处理，只是单纯替换文本。

所以

#ifndef TEST_H
#define TEST_H

#endif

这些语句，就像你在一个文件里#define max 100

然后你在另一个文件里使用max，是不合法的，只作用于当前文件，所以如果在另一个文件用#ifndef 判断max，肯定也是未定义的。

引申：那么如果你在test.h里面定义了一个变量a，而不是声明，就不要指望这个#ifndef 帮你解决前面多个文件包含test.h冲突的问题，而且这样即使解决了（比如编译器改了逻辑，宏列表对所有cpp有效），也只是假象，因为它会把代码都清掉了（除了第一次文件），其它文件根本就访问不到这个变量a，自然也不会有冲突了。

我们要做的就是按规矩写代码。这里就告诉了我们为什么要这样做。这样就能避免很多问题。