高质量C++/C编程指南(第1章 文件结构)

第1章 文件结构

每个C++/C程序通常分为两个文件。一个文件用于保存程序的声明（declaration），称为头文件。另一个文件用于保存程序的实现（implementation），称为定义（definition）文件。
C++/C程序的头文件以“.h”为后缀，C程序的定义文件以“.c”为后缀，C++程序的定义文件通常以“.cpp”为后缀（也有一些系统以“.cc”或“.cxx”为后缀）。

1.1 版权和版本的声明

版权和版本的声明位于头文件和定义文件的开头（参见示例1-1），主要内容有：
（1）版权信息。
（2）文件名称，标识符，摘要。
（3）当前版本号，作者/修改者，完成日期。
（4）版本历史信息。

示例1-1 版权和版本的声明

1.2 头文件的结构

头文件由三部分内容组成：
（1）头文件开头处的版权和版本声明（参见示例1-1）。
（2）预处理块。
（3）函数和类结构声明等。
假设头文件名称为 graphics.h，头文件的结构参见示例1-2。
【规则1-2-1】为了防止头文件被重复引用，应当用ifndef/define/endif结构产生预处理块。
【规则1-2-2】用 #include <filename.h> 格式来引用标准库的头文件（编译器将从标准库目录开始搜索）。
【规则1-2-3】用 #include “filename.h” 格式来引用非标准库的头文件（编译器将从用户的工作目录开始搜索）。
【建议1-2-1】头文件中只存放“声明”而不存放“定义”
在C++ 语法中，类的成员函数可以在声明的同时被定义，并且自动成为内联函数。这虽然会带来书写上的方便，但却造成了风格不一致，弊大于利。建议将成员函数的定义与声明分开，不论该函数体有多么小。
【建议1-2-2】不提倡使用全局变量，尽量不要在头文件中出现象extern int value 这类声明。

示例1-2 C++/C头文件的结构

1.3 定义文件的结构

定义文件有三部分内容：
（1）       定义文件开头处的版权和版本声明（参见示例1-1）。
（2）       对一些头文件的引用。
（3）       程序的实现体（包括数据和代码）。
假设定义文件的名称为 graphics.cpp，定义文件的结构参见示例1-3。

示例1-3 C++/C定义文件的结构

1.4 头文件的作用

早期的编程语言如Basic、Fortran没有头文件的概念，C++/C语言的初学者虽然会用使用头文件，但常常不明其理。这里对头文件的作用略作解释：
（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。

1.5 目录结构

如果一个软件的头文件数目比较多（如超过十个），通常应将头文件和定义文件分别保存于不同的目录，以便于维护。
例如可将头文件保存于include目录，将定义文件保存于source目录（可以是多级目录）。
如果某些头文件是私有的，它不会被用户的程序直接引用，则没有必要公开其“声明”。为了加强信息隐藏，这些私有的头文件可以和定义文件存放于同一个目录。