c++標頭檔重複引用問題

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引子----之前寫C++ 時遇到的坑

之前由於Java實在太好用了,C++的工程代碼幾乎沒怎麼碰,真的寫起來的時候總會有些小bug,這裡就對其中的一個進行個總結
a.h

#include "b.h"class a{  public: a();          ~a();}

a.cpp

#incldue "a.h"a::a(){  ....};a::~a(){  ....};

b.h

#include "a.h"class b{  public: b();          ~b();}

b.cpp

#incldue "b.h"b::b(){  ....};b::~b(){  ....};

假設有上述兩個類的標頭檔,我需要對a b類進行互相的調用,如果如同上述的形式操作絕對會陷入標頭檔的重複包含問題.正確的做法應該分別在.cpp檔案中進行包含.至於理由,寫在了下面.

c++中的標頭檔和源檔案

通常，在一個C++程式中，只包含兩類檔案——.cpp檔案和.h檔案。其中.cpp檔案被稱作C++源檔案，裡面放的都是C++的原始碼；而.h檔案則被稱作C++標頭檔，裡面放的也是C++的原始碼。

C+ +語言支援“分別編譯”（separate compilation）。也就是說，一個程式所有的內容，可以分成不同的部分分別放在不同的.cpp檔案裡。.cpp檔案裡的東西都是相對獨立的，在編 譯（compile）時不需要與其他檔案互連，只需要在編譯成目標檔案後再與其他的目標檔案做一次連結（link）就行了。比如，在檔案a.cpp中定義 了一個全域函數“void a() {}”，而在檔案b.cpp中需要調用這個函數。即使這樣，檔案a.cpp和檔案b.cpp並不需要相互知道對方的存在，而是可以分別地對它們進行編譯， 編譯成目標檔案之後再連結，整個程式就可以運行了。

這是怎麼實現的呢？從寫程式的角度來講，很簡單。在檔案b.cpp中，在調用 “void a()”函數之前，先聲明一下這個函數“void a();”，就可以了。這是因為編譯器在編譯b.cpp的時候會產生一個符號表（symbol table），像“void a()”這樣的看不到定義的符號，就會被存放在這個表中。再進行連結的時候，編譯器就會在別的目標檔案中去尋找這個符號的定義。一旦找到了，程式也就可以 順利地產生了。
注意這裡提到了兩個概念，一個是“定義”，一個是“聲明”。簡單地說，“定義”就是把一個符號完完整整地描述出來：它是變 量還是函數，返回什麼類型，需要什麼參數等等。而“聲明”則只是聲明這個符號的存在，即告訴編譯器，這個符號是在其他檔案中定義的，我這裡先用著，你連結 的時候再到別的地方去找找看它到底是什麼吧。定義的時候要按C++文法完整地定義一個符號（變數或者函數），而聲明的時候就只需要寫出這個符號的原型了。 需要注意的是，一個符號，在整個程式中可以被聲明多次，但卻要且僅要被定義一次。

什麼是標頭檔

所謂的標頭檔，其實它的內容跟.cpp檔案中的內容是一樣的，都是 C++的原始碼。但 標頭檔不用被編譯 。我們把所有的函式宣告全部放進一個標頭檔中，當某一個.cpp源檔案需要它們時，它們就可以通過一個宏命令 “#include”包含進這個.cpp檔案中，從而把它們的內容合并到.cpp檔案中去。當.cpp檔案被編譯時間，這些被包含進去的.h檔案的作用便發 揮了。

標頭檔中應該寫什麼

標頭檔的作用就是被其他的.cpp包含進去的。它們本身並不參與編譯，但實際上，它們的內容卻在多個.cpp檔案中得到了編譯。通過“定義只能有一次”的規則，我們很容易可以得出，標頭檔中應該只放變數和函數的聲明，而不能放它們的定義。因為一個標頭檔的內容實際上是會被引 入到多個不同的.cpp檔案中的，並且它們都會被編譯。放聲明當然沒事，如果放了定義，那麼也就相當於在多個檔案中出現了對於一個符號（變數或函數）的定義，縱然這些定義都是相同的，但對於編譯器來說，這樣做不合法。
所以，應該記住的一點就是，.h標頭檔中，只能存在變數或者函數的聲明， 而不要放定義。即，只能在標頭檔中寫形如：extern int a;和void f();的句子。這些才是聲明。如果寫上int a;或者void f() {}這樣的句子，那麼一旦這個標頭檔被兩個或兩個以上的.cpp檔案包含的話，編譯器會立馬報錯。

但是，這個規則是有三個例外的。

一，標頭檔中可以寫const對象的定義。

因為全域的const對象默 認是沒有extern的聲明的，所以它只在當前檔案中有效。把這樣的對象寫進標頭檔中，即使它被包含到其他多個.cpp檔案中，這個對象也都只在包含它的 那個檔案中有效，對其他檔案來說是不可見的，所以便不會導致多重定義。同時，因為這些.cpp檔案中的該對象都是從一個標頭檔中包含進去的，這樣也就保證 了這些.cpp檔案中的這個const對象的值是相同的，可謂一舉兩得。同理，static對象的定義也可以放進標頭檔。

二，標頭檔中可 以寫內嵌函式（inline）的定義。

因為inline函數是需要編譯器在遇到它的地方根據它的定義把它內聯展開的，而並非是普通函數那樣可以先聲明再鏈 接的（內嵌函式不會連結），所以編譯器就需要在編譯時間看到內嵌函式的完整定義才行。如果內嵌函式像普通函數一樣只能定義一次的話，這事兒就難辦了。因為在 一個檔案中還好，我可以把內嵌函式的定義寫在最開始，這樣可以保證後面使用的時候都可以見到定義；但是，如果我在其他的檔案中還使用到了這個函數那怎麼辦 呢？這幾乎沒什麼太好的解決辦法，因此C++規定，內嵌函式可以在程式中定義多次，只要內嵌函式在一個.cpp檔案中只出現一次，並且在所有的.cpp文 件中，這個內嵌函式的定義是一樣的，就能通過編譯。那麼顯然，把內嵌函式的定義放進一個標頭檔中是非常明智的做法。

三，標頭檔中可以寫類 （class）的定義。

因為在程式中建立一個類的對象時，編譯器只有在這個類的定義完全可見的情況下，才能知道這個類的對象應該如何布局，所以，關於類的 定義的要求，跟內嵌函式是基本一樣的。所以把類的定義放進標頭檔，在使用到這個類的.cpp檔案中去包含這個標頭檔，是一個很好的做法。在這裡，值得一提 的是，類的定義中包含著資料成員和函數成員。資料成員是要等到具體的對象被建立時才會被定義（分配空間），但函數成員卻是需要在一開始就被定義的，這也就 是我們通常所說的類的實現。一般，我們的做法是，把類的定義放在標頭檔中，而把函數成員的實現代碼放在一個.cpp檔案中。這是可以的，也是很好的辦法。 不過，還有另一種辦法。那就是直接把函數成員的實現代碼也寫進類定義裡面。在C++的類中，如果函數成員在類的定義體中被定義，那麼編譯器會視這個函數為 內聯的。因此，把函數成員的定義寫進類定義體，一起放進標頭檔中，是合法的。注意一下，如果把函數成員的定義寫在類定義的標頭檔中，而沒有寫進類定義中， 這是不合法的，因為這個函數成員此時就不是內聯的了。一旦標頭檔被兩個或兩個以上的.cpp檔案包含，這個函數成員就被重定義了。

　總結

在預先處理階段,前置處理器看到#include "檔案名稱"就把這個檔案讀進來,比如它編譯a.cpp，看到#include"a.h"，它就把a.h的內容讀進來。如果像之前一樣在標頭檔內部重複嵌套,造成的後果就是.cpp檔案在#include 時匯入的a.h檔案裡包含了b.h這個時候要將b.h裡的內容也讀入.在b.h裡面由於也引用了a.h所以造成了對a內的變數及方法的二次定義.編譯器報錯是理所當然的.　其實由編譯原理的知識也知道編譯階段內部維護了一張表. 此時的錯誤就是對錶內的變數進行了二次的定義.

c++標頭檔重複引用問題