เหตุใดจึงมีไฟล์ส่วนหัวและไฟล์. cpp [ปิด]

เหตุใด C ++ จึงมีไฟล์ส่วนหัวและไฟล์. cpp

เหตุผลหลักก็คือเพื่อแยกอินเทอร์เฟซจากการใช้งาน ส่วนหัวจะประกาศว่า "อะไร" คลาส (หรือสิ่งที่กำลังถูกนำไปใช้) จะทำในขณะที่ไฟล์ cpp กำหนด "วิธี" มันจะทำหน้าที่คุณสมบัติเหล่านั้น

สิ่งนี้จะลดการพึ่งพาเพื่อให้โค้ดที่ใช้ส่วนหัวไม่จำเป็นต้องทราบรายละเอียดทั้งหมดของการใช้งานและคลาส / ส่วนหัวอื่น ๆ ที่จำเป็นสำหรับสิ่งนั้นเท่านั้น สิ่งนี้จะลดเวลาการคอมไพล์และปริมาณการคอมไพล์ซ้ำที่จำเป็นเมื่อมีบางสิ่งในการใช้งานเปลี่ยนแปลงไป

มันไม่สมบูรณ์แบบและคุณมักจะหันไปใช้เทคนิคต่าง ๆ เช่นPimpl Idiomเพื่อแยกอินเทอร์เฟซและการนำไปใช้อย่างเหมาะสม แต่เป็นการเริ่มต้นที่ดี

การรวบรวม C ++

การคอมไพล์ใน C ++ ดำเนินการใน 2 ช่วงหลัก:

1. ประการแรกคือการรวบรวมไฟล์ข้อความ "แหล่งที่มา" ลงในไฟล์ "วัตถุ" ไบนารี: ไฟล์ CPP เป็นไฟล์ที่รวบรวมและรวบรวมโดยไม่มีความรู้เกี่ยวกับไฟล์ CPP อื่น ๆ (หรือแม้กระทั่งห้องสมุด) เว้นแต่ได้รับอาหารผ่านการประกาศแบบดิบหรือ รวมส่วนหัว ไฟล์ CPP มักจะถูกคอมไพล์เป็นไฟล์. OBJ หรือ. O "วัตถุ"

2. ที่สองคือการเชื่อมโยงกันของไฟล์ "วัตถุ" ทั้งหมดและทำให้การสร้างไฟล์ไบนารีสุดท้าย (ทั้งห้องสมุดหรือปฏิบัติการ)

HPP เหมาะสมกับกระบวนการนี้ทั้งหมดที่ไหน

ไฟล์ CPP ที่อ้างว้างไม่ดี ...

การรวบรวมไฟล์ CPP แต่ละไฟล์นั้นไม่ขึ้นอยู่กับไฟล์ CPP อื่น ๆ ทั้งหมดซึ่งหมายความว่าหาก A.CPP ต้องการสัญลักษณ์ที่กำหนดไว้ใน B.CPP เช่น:

// A.CPP
void doSomething()
{
   doSomethingElse(); // Defined in B.CPP
}

// B.CPP
void doSomethingElse()
{
   // Etc.
}

มันจะไม่รวบรวมเพราะ A.CPP ไม่มีทางรู้ว่า "doSomethingElse" มีอยู่ ... เว้นแต่จะมีการประกาศใน A.CPP เช่น:

// A.CPP
void doSomethingElse() ; // From B.CPP

void doSomething()
{
   doSomethingElse() ; // Defined in B.CPP
}

จากนั้นหากคุณมี C.CPP ซึ่งใช้สัญลักษณ์เดียวกันคุณก็สามารถคัดลอก / วางการประกาศ ...

แจ้งเตือนการคัดลอก / วาง!

ใช่มีปัญหา การทำสำเนา / วางเป็นสิ่งที่อันตรายและยากต่อการบำรุงรักษา ซึ่งหมายความว่ามันจะเจ๋งถ้าเรามีวิธีที่จะไม่คัดลอก / วางและยังคงประกาศสัญลักษณ์ ... เราจะทำอย่างไร? โดยการรวมไฟล์ข้อความบางไฟล์ซึ่งโดยทั่วไปจะต่อท้ายด้วย. h, .hxx, .h ++ หรือที่ฉันต้องการสำหรับไฟล์ C ++, .hpp:

// B.HPP (here, we decided to declare every symbol defined in B.CPP)
void doSomethingElse() ;

// A.CPP
#include "B.HPP"

void doSomething()
{
   doSomethingElse() ; // Defined in B.CPP
}

// B.CPP
#include "B.HPP"

void doSomethingElse()
{
   // Etc.
}

// C.CPP
#include "B.HPP"

void doSomethingAgain()
{
   doSomethingElse() ; // Defined in B.CPP
}

วิธีการincludeทำงานหรือไม่

การรวมไฟล์จะแยกวิเคราะห์แล้วคัดลอกวางเนื้อหาในไฟล์ CPP

ตัวอย่างเช่นในรหัสต่อไปนี้โดยมีส่วนหัว A.HPP:

// A.HPP
void someFunction();
void someOtherFunction();

... แหล่งที่มา B.CPP:

// B.CPP
#include "A.HPP"

void doSomething()
{
   // Etc.
}

... จะกลายเป็นหลังจากรวม:

// B.CPP
void someFunction();
void someOtherFunction();

void doSomething()
{
   // Etc.
}

สิ่งเล็ก ๆ น้อยหนึ่ง - ทำไมต้องรวม B.HPP ใน B.CPP ด้วย

ในกรณีปัจจุบันนี้ไม่จำเป็นและ B.HPP มีการdoSomethingElseประกาศฟังก์ชันและ B.CPP มีการdoSomethingElseกำหนดฟังก์ชัน (ซึ่งก็คือการประกาศด้วยตัวเอง) แต่ในกรณีทั่วไปที่ใช้ B.HPP สำหรับการประกาศ (และรหัสแบบอินไลน์) อาจไม่มีคำจำกัดความที่สอดคล้องกัน (ตัวอย่างเช่น enums, Structs ธรรมดา ฯลฯ ) ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการรวมถ้า B.CPP ใช้การประกาศเหล่านั้นจาก B.HPP โดยรวมแล้วมันเป็น "รสนิยมที่ดี" สำหรับแหล่งที่มาที่จะรวมไว้ตามค่าเริ่มต้นของส่วนหัว

ข้อสรุป

ไฟล์ส่วนหัวจึงมีความจำเป็นเนื่องจากคอมไพเลอร์ C ++ ไม่สามารถค้นหาการประกาศสัญลักษณ์เพียงอย่างเดียวได้และคุณต้องช่วยด้วยโดยรวมถึงการประกาศเหล่านั้น

หนึ่งคำสุดท้าย: คุณควรใส่เฮดเดอร์โดยรอบเนื้อหาของไฟล์ HPP ของคุณเพื่อให้แน่ใจว่าการรวมหลาย ๆ ครั้งจะไม่ทำลายอะไรเลย แต่โดยรวมแล้วฉันเชื่อว่าสาเหตุหลักของการมีไฟล์ HPP อยู่ด้านบน

#ifndef B_HPP_
#define B_HPP_

// The declarations in the B.hpp file

#endif // B_HPP_

หรือง่ายกว่า

#pragma once

// The declarations in the B.hpp file

เนื่องจาก C ซึ่งแนวคิดนี้เกิดขึ้นมีอายุ 30 ปีและย้อนกลับไปจึงเป็นวิธีเดียวที่สามารถทำงานร่วมกันในการเชื่อมโยงโค้ดจากหลาย ๆ ไฟล์เข้าด้วยกัน

วันนี้มันเป็นแฮ็คที่น่าสะพรึงกลัวซึ่งทำลายเวลาในการคอมไพล์ใน C ++ โดยสิ้นเชิงทำให้เกิดการพึ่งพาที่ไม่จำเป็นนับไม่ถ้วน

เพราะใน C ++ รหัสปฏิบัติการสุดท้ายไม่ได้มีข้อมูลสัญลักษณ์ใด ๆ มันเป็นรหัสเครื่องที่บริสุทธิ์มากหรือน้อย

ดังนั้นคุณต้องมีวิธีการอธิบายส่วนต่อประสานของชิ้นส่วนของรหัสที่แยกออกจากตัวรหัส คำอธิบายนี้อยู่ในไฟล์ส่วนหัว

เพราะ C ++ สืบทอดมาจาก C. โชคไม่ดี

เพราะคนที่ออกแบบรูปแบบห้องสมุดไม่ต้องการที่จะ "เสีย" พื้นที่สำหรับข้อมูลที่ไม่ค่อยได้ใช้เช่นมาโครตัวประมวลผลล่วงหน้า C และการประกาศฟังก์ชั่น

เนื่องจากคุณต้องการข้อมูลนั้นเพื่อบอกคอมไพเลอร์ของคุณ "ฟังก์ชั่นนี้สามารถใช้งานได้ในภายหลังเมื่อตัวเชื่อมโยงทำงาน" พวกเขาจึงต้องมีไฟล์ที่สองที่สามารถเก็บข้อมูลที่ใช้ร่วมกันนี้ได้

ภาษาส่วนใหญ่หลังจาก C / C ++ เก็บข้อมูลนี้ในผลลัพธ์ (ตัวอย่างเช่น Java bytecode) หรือพวกเขาไม่ได้ใช้รูปแบบที่คอมไพล์แล้วให้กระจายในรูปแบบของแหล่งข้อมูลเสมอและคอมไพล์ได้ทันที (Python, Perl)

เป็นวิธีการประมวลผลล่วงหน้าของการประกาศอินเตอร์เฟส คุณใส่อินเทอร์เฟซ (การประกาศเมธอด) ลงในไฟล์ส่วนหัวและการนำไปใช้ใน cpp แอปพลิเคชันที่ใช้ห้องสมุดของคุณจำเป็นต้องรู้อินเทอร์เฟซเท่านั้นซึ่งพวกเขาสามารถเข้าถึงผ่าน #include

บ่อยครั้งที่คุณต้องการให้คำจำกัดความของอินเทอร์เฟซโดยไม่ต้องจัดส่งรหัสทั้งหมด ตัวอย่างเช่นหากคุณมีไลบรารีที่ใช้ร่วมกันคุณจะต้องจัดส่งไฟล์ส่วนหัวด้วยซึ่งจะกำหนดฟังก์ชั่นและสัญลักษณ์ทั้งหมดที่ใช้ในไลบรารีที่แชร์ หากไม่มีไฟล์ส่วนหัวคุณจะต้องจัดส่งแหล่งที่มา

ภายในโครงการเดียวมีการใช้ไฟล์ส่วนหัว IMHO เพื่อวัตถุประสงค์อย่างน้อยสองประการ:

• ความชัดเจนนั่นคือโดยการทำให้ส่วนต่อประสานที่แยกจากการนำไปใช้งานนั้นง่ายต่อการอ่านรหัส
• รวบรวมเวลา ด้วยการใช้อินเทอร์เฟซเท่าที่เป็นไปได้แทนการใช้งานเต็มรูปแบบเวลาในการคอมไพล์สามารถลดลงได้เพราะคอมไพเลอร์สามารถทำการอ้างอิงไปยังส่วนต่อประสานแทนที่จะต้องวิเคราะห์รหัสจริง (ซึ่งจะต้องทำเท่านั้น ครั้งเดียว)

การตอบสนองต่อคำตอบ MadKeithV ของ ,

สิ่งนี้จะลดการพึ่งพาเพื่อให้โค้ดที่ใช้ส่วนหัวไม่จำเป็นต้องทราบรายละเอียดทั้งหมดของการใช้งานและคลาส / ส่วนหัวอื่น ๆ ที่จำเป็นสำหรับสิ่งนั้นเท่านั้น สิ่งนี้จะลดเวลาการคอมไพล์และจำนวนการคอมไพล์ซ้ำที่จำเป็นเมื่อมีบางสิ่งในการใช้งานเปลี่ยนแปลงไป

อีกเหตุผลหนึ่งคือส่วนหัวให้รหัสที่ไม่ซ้ำกับแต่ละชั้นเรียน

ดังนั้นหากเรามีสิ่งที่ชอบ

class A {..};
class B : public A {...};

class C {
    include A.cpp;
    include B.cpp;
    .....
};

เราจะมีข้อผิดพลาดเมื่อเราพยายามสร้างโครงการเนื่องจาก A เป็นส่วนหนึ่งของ B โดยมีส่วนหัวเราจะหลีกเลี่ยงอาการปวดหัวชนิดนี้ ...