与类相关的 C++ 头文件

Question

我一直在阅读有关头文件的不同文章和教程。 我了解标头的目的是使“界面”不受实施的影响。 （以及其他一些编译优化）

我仍然不明白，我真的无法理解它，你总是使用标题吗？ 我知道您可以在头文件本身中编写代码块。但这就是我迷路的地方。

当我看视频教程时，人们只是在头文件中用他们的主体定义函数。然后另一篇文章只定义了函数（我猜这就是接口的想法）。

现在我正在创建一个名为 Color 的简单类。 实现：

/* 
* File:   Color.cpp
* Author: Sidar
* 
* Created on 26 december 2011, 16:02
*/

#include <stdio.h>

#include "Color.h"

Color::Color() {

 reset();
}

Color::Color(const Color& orig) {

 a = orig.a;
 r = orig.r;
 g = orig.g;
 b = orig.b;
}

void Color::reset()
{
    a = 0;
    r = 0;
    g = 0;
    b = 0;
}

 Color::Color(unsigned int r, unsigned int g, unsigned int b, unsigned int a)
 {
   this->r = r;
   this->g = g;
   this->b = b;
   this->a = a;
 }

Color::~Color() {
   r = 0;
   g = 0;
   b = 0;
 }

 //getters____________________________
 unsigned int Color::getRed() const
 {
   return r;
 }

 unsigned int Color::getBlue() const
 {
   return b;
 }

 unsigned int Color::getGreen() const
 {
    return g;
 }

 unsigned int Color::getAlpha() const
 {
   return a;
 }

 //setters____________________________

 void Color::setRed(unsigned int r)
 {
   if(r > 255)r = 255;
   if(r < 0)r = 0;

   this->r = r;
}


void Color::setGreen(unsigned int g)
{
  if(g > 255)g = 255;
  if(g < 0)g = 0;

  this->g = g;
}

 void Color::setBlue(unsigned int b)
{
   if(b > 255)b = 255;
  if(b < 0)b = 0;

  this->b = b;
}

void Color::setAlpha(unsigned int a)
{
 if(a > 255)a = 255;
 if(a < 0)a = 0;

 this->a = a;
 }

 unsigned int Color::color()
 {
   return (int)a << 24 | (int)r << 16 | (int)g << 8 | (int)b << 0;
  }

这里是标题

/* 
 * File:   Color.h
 * Author: Sidar
 *
 * Created on 26 december 2011, 16:02
 */

 #ifndef COLOR_H
#define COLOR_H
#include <string>

class Color {
public:

    Color();
    Color(const Color& orig);
    Color(unsigned int r,unsigned int g,unsigned int b, unsigned int a);

    virtual ~Color();
    //____________________
    void setRed(unsigned int r);
    unsigned int getRed()const;
    //____________________  
    void setBlue(unsigned int b);
    unsigned int getBlue()const;
    //____________________
    void setGreen(unsigned int g);
    unsigned int getGreen()const;
    //____________________
    void setAlpha(unsigned int a);
    unsigned int getAlpha()const;
    //____________________
    unsigned int color();

   void reset();

private:

    unsigned int r;
    unsigned int b;
    unsigned int g;
    unsigned int a;


};

#endif  /* COLOR_H */

此代码确实有效，我没有收到任何错误。但这是头文件和 cpp 文件的一般概念吗？ 我的第二个问题： 我读了很多，当使用模板时，在我理解的 Header 中实现代码会更容易（以防止许多被认为如此通用的东西的实现）。但是还有其他情况吗？

Answer 1

您不会“总是”做任何事情，这完全取决于环境、您的目标以及您所在团队或组织的编码标准。

C++ 是一种非常灵活的语言，它允许以多种不同的方式完成和组织事情。

可能会使用单独的实现文件的一些原因：

1. 为了保持实现与接口分离，因为您 建议

2. 加快编译时间

3. 处理循环依赖

4. 因此，您可以发布仅包含头文件而不包含头文件的二进制库 底层源码

您可能不想要单独的实现文件的一些原因：

1. 您使用模板，“通常”必须使用 声明

2. 您不希望实现与接口分离。在 在很多情况下，这会使事情更容易理解，因为您没有 在头文件和实现文件之间来回翻转。这 如果您正在处理大型课程，可能会适得其反 不过方法很多。

3. 您希望编译器内联尽可能多的代码 可能。

4. 您正在创建一个代码库，您不希望用户为其创建 不得不担心建筑。大多数 Boost 库是 这样，您就不必使用 Boost 构建系统， 可能很麻烦，但您只需包含头文件 在您的代码中，这就是您使用它们所需要做的一切。

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我通常通过在头文件中定义所有逻辑来开始新类的工作。然后当类完成后，或者当它开始在头文件中变得拥挤时，我将开始将逻辑移出到一个单独的实现文件中。这完全是为了充分利用我的时间，因为当我可以看到同一个文件中的所有内容时，我能够更快地完成工作并且错误更少。

还应注意，您根本不必使用头文件。您可以直接在 .cpp 文件中定义一些类。这通常适用于永远不会在该 .cpp 文件之外使用的私有类。

Answer 2

好的，首先这里是为什么模板只能在头文件中实现的答案：

Why can templates only be implemented in the header file?

这不是因为它是通用的，而是因为编译器实际处理模板的方式。如果你在那里没有得到解释，给我发消息:)。

Answer 3

如果将方法实现放在头文件中，C++ 编译器可能会选择在调用点内联代码。这样可以更有效率。

如果您在头文件中完全定义了一个类，那么您不需要 .cpp 文件，使事情（如果实现很短）更容易理解。

Answer 4

头文件不用于将接口与实现“分离”，除非您使用 pimpl 习惯用法，否则它们已经包含许多实现细节。那是一个不同的话题，它可以用任何没有“头”文件的语言来完成，比如 C# 和 Java。

它们的真正用途在于当编译器必须为类的实例分配空间时，它必须知道它的大小。要计算大小，它需要该类的完整声明。由于您可能会在许多翻译单元中使用该类的实例，因此提供该声明的唯一合理方法是将其放入头文件并在需要时#include 它。

当您创建指向实例（或引用）的指针时，编译器不需要知道该类的大小，因为指针通常具有相同的 4 或 8 字节大小。对于这些情况，您可以只使用前向声明而不是 #include 标头。

现在，您可以在头文件中包含代码的原因是由于当前的 C++ 模板机制。该代码将被编译多次，但编译器/链接器将消除所有副本并在最终编译的代码中保留一个。