c++ - C++ 包含文件

Question

我知道在头文件中提供定义允许其他文件引用它们，然后链接器将所有目标文件添加在一起并稍后提供定义。

这只是为了让我们可以在其他库的其他地方重用实现吗？

如果我们不使用头文件或滥用头文件并将所有代码放入其中，即完整的实现会发生什么？编译每个文件是否需要更长的时间，因为需要在对等文件的基础上编译完整的定义？是否会导致链接器出现问题，因为这将是同一实现的多个编译版本？

这如何与模板一起使用？

布莱尔

Answer 1

每次新的编译目标包含该头文件时，都会编译放置在头文件中的任何代码，因此至少是的，您将需要更长的时间来编译。不过，这通常不是重大问题。

假设你有这个标题：

int f_header() {
    return 0;
}

还有这些源文件：

/* a.cpp */
#include "myheader.h"
int f_a() {
    return f_header();
}


/* b.cpp */
#include "myheader.h"
int f_b() {
    return f_header();
}

现在，当您编译每个源代码时，编译将成功。但是，当您链接程序时，链接器将失败，因为您将提供该函数f_header()两次。

模板是一种特殊情况，因为它们实际上不是代码，而是为要根据不同类型生成的代码提供模板。尽管当多个源文件以相同类型使用它们时会出现重复，但编译器能够为您处理这种特殊情况。

Answer 2

拆分源文件和头文件中的代码（是？）在历史上或多或少是需要的。它允许编译器单独编译大型项目的代码单元，而整个项目太大而无法一次编译。

并且它允许缓存未更改的编译单元，从而进一步缩短了编译时间。

所以从技术上讲，编译器会看到一整套不同的编译单元。如果您提供相同定义的多个实现，编译器将无法告诉您。但是一旦链接器将已编译的单元打包到一个可执行文件中，它就会绊倒它。

今天，像 C# 或 Java 这样的“现代”语言已经摆脱了这种历史限制。但是 C++ 是一门复杂的语言，即使对于编译器来说也是如此，所以这些优势在某种程度上仍然是相关的。

Answer 3

编译器一次编译一个文件。编译器正在解析的源文件可能包含其他文件，但所有这些包含的文件在预编译阶段都“扁平化”为单一源，编译器“看到”一个单一的代码实体。

由于上述原因，代码是在 .cpp 文件中还是在 .h 文件中对编译器来说并不重要，因为编译器不会做出这种区分。但是，如果某些函数定义或某些变量定义在 .h 文件中，则问题会出现在链接阶段。

链接器看不到源文件，但可以看到目标文件 (.obj)，这是编译器生成的结果。链接器知道每个目标文件中的每个函数和每个变量，链接器的工作是将它们全部绑定（或链接）到一个可执行文件中。如果在不同的目标文件中存在多个同名的变量或函数，链接器将不知道如何处理它们，并且会报错。可以通过选项强制链接器忽略所有额外的变量和函数，但不要轻易使用该选项。同名的两个函数实际上可能完全不同，忽略其中一个会导致各种错误。

另一方面，模板根本不是函数。它们是实际功能的蓝图。当编译器遇到模板时，不会发生任何实质性的事情。只有当模板被实例化为实际函数时，编译器才会生成这样的函数。因为这个模板可以驻留在头文件中就好了。