有人可以帮助澄清头文件的工作原理吗？

Question

我已经使用 C++ 工作了好几个星期了，但是头文件背后的机制（或者我想是链接器？）让我很困惑。我已经养成了创建一个“main.h”来对我的其他头文件进行分组并保持 main.cpp 整洁的习惯，但有时这些头文件抱怨无法找到不同的头文件（即使它已声明在“main.h”中）。我可能没有很好地解释它，所以这里是我正在尝试做的事情的精简版：

//main.cpp

#include "main.h"
int main() {
    return 0;
}

-

//main.h

#include "player.h"
#include "health.h"
#include "custvector.h"

-

//player.h

#include "main.h"
class Player {
    private:
        Vector playerPos;
    public:
        Health playerHealth;
};

-

//custvector.h

struct Vector {
   int X;
   int Y;
   int Z;
};

-

//health.h
class Health {
    private:
        int curHealth;
        int maxHealth;
    public:
        int getHealth() const;
        void setHealth(int inH);
        void modHealth(int inHM);
};

我不会包含 health.cpp，因为它有点长（但确实有效），它确实有 #include "health.h"。

无论如何，编译器（Code::Blocks）抱怨“player.h”找不到“Health”或“Vector”类型。我认为如果我在“player.h”中使用#include "main.h"，它将能够找到Health 和Vector 的定义，它们包含在“main.h”中。我想他们会以他们的方式走隧道（player.h -> main.h -> health.h）。但这并没有很好地工作。是否有某种图表或视频可以说明应该如何设置？ Google 帮不上什么忙（对我的书也没有）。

Answer 1

你有一个循环依赖。 Player 包含 main.h，但 main.h 包含 player.h。通过删除一个或另一个依赖项来解决此问题。\

Player.h 应该包含 health.h 和 custvector.h，在这一点上，我认为 main.h 不需要任何包含。最终它可能需要 player.h。

Answer 2

includes 的工作非常简单，它们只是命令预处理器将文件的内容添加到设置 include 的位置。基本思想是包含您所依赖的标题。在player.h 中，您应该包括custvector.h 和Health.h。在 main 中只有player.h，因为所有需要的包含都将与播放器一起携带。而且您根本不需要在player.h 中包含main.h。

最好确保标头只包含一次。在这个问题中，一般的解决方案是How to prevent multiple definitions in C?，如果是Visual Studio，你可以使用#pragma once，如果Borland c++也有一个技巧，但我忘记了。

Answer 3

将头文件视为“自动复制和粘贴”的最佳方式。

考虑它的一个好方法（尽管不是实际实现的方式）是，当您编译 C 文件或 C++ 文件时，预处理器首先运行。每次遇到#include 语句时，它实际上都会粘贴该文件的内容，而不是#include 语句。这样做直到没有更多的包含。最终缓冲区被传递给编译器。

这带来了一些复杂性：

首先，如果 A.H 包含 B.H 而 B.H 包含 A.h，那么您就有问题了。因为每次你想粘贴 A 时，你都需要 B 并且它内部会有 A ！那是一个递归。因此，头文件使用#ifndef，以确保不会多次读取同一部分。这很可能发生在您的代码中。

其次，你的 C 编译器会在所有头文件都“展平”后读取文件，因此在推理什么之前声明的内容时需要考虑这一点。

Answer 4

这里的其他答案有效地解释了头文件和预处理器的工作方式。您遇到的最大问题是循环依赖关系，根据经验，我知道这可能是一种痛苦。此外，当这种情况开始发生时，编译器开始以非常奇怪的方式运行并抛出不是很有帮助的错误消息。我在大学时被 C++ 大师教过的方法是，每个文件（例如头文件）都以

开头

//very beginning of the file
#ifndef HEADER_FILE_H //use a name that is unique though!!
#define HEADER_FILE_H
...
//code goes here
...
#endif
//very end of the file

这使用预处理器指令来自动防止循环依赖。基本上，我总是使用文件名的全大写版本。 custom-vector.h变成了

#ifndef CUSTOM_VECTOR_H
#define CUSTOM_VECTOR_H

这允许你在不创建循环依赖的情况下包含文件 willie-nillie，因为如果一个文件被多次包含，它的预处理器变量已经定义，所以预处理器会跳过该文件。它还使以后使用代码更容易，因为您不必筛选旧的头文件以确保您尚未包含某些内容。不过，我会再重复一遍，请确保您在 #define 语句中使用的变量名称对您来说是唯一的，否则您可能会遇到无法正确包含某些内容的问题 ;-)。

祝你好运！

Answer 5

您想在DAG（有向无环图）中组织您的#includes（以及库）。这就是说“避免头文件之间的循环”的复杂方式：

如果 B 包含 A，则 A 不应包含 B。

因此，使用“一位大佬main.h”不是正确的方法，因为很难#include 仅直接依赖项。

每个 .cpp 文件都应包含自己的 .h 文件。该 .h 文件应该只包含它本身编译所需的内容。

通常没有main.h，因为main.cpp没有人需要main的定义。

此外，您还需要include guards 来保护您免受多次包含。

例如

//player.h
#ifndef PLAYER_H_
#define PLAYER_H_
#include "vector.h"  // Because we use Vector
#include "health.h"  // Because we use Health
class Player {
    private:
        Vector playerPos;
    public:
        Health playerHealth;
};
#endif

-

//vector.h
#ifndef VECTOR_H_
#define VECTOR_H_
struct Vector {
   int X;
   int Y;
   int Z;
};
#endif

-

//health.h
#ifndef HEALTH_H_
#define HEALTH_H_
class Health {
    private:
        int curHealth;
        int maxHealth;
    public:
        int getHealth() const;
        void setHealth(int inH);
        void modHealth(int inHM);
};
#endif

您希望将一堆 #includes 聚合到一个标头中的唯一情况是您为一个非常大的库提供便利。

在您当前的示例中，您有点过火了——每个类都不需要自己的头文件。它可以全部进入 main.cpp。

c 预处理器将文件从#include 直接插入到包含它的文件中（除非它已经被插入，这就是你需要包含保护的原因）。它允许您使用这些文件中定义的类，因为您现在可以访问它们的定义。