头文件中只有声明，没有定义

2023-05-16

前言：

头文件中只有声明，而没有定义。这是为什么呢？刚看到这个问题我也比较纳闷。因为我学C++之前一直是这样的，直到学习了C++中的内联函数，内联函数的声明和定义分别在不同的源文件中，出现了链接错误。这个时候又接触到了这个问题：头文件中只有声明而没有定义。在本篇博客中，我会分析这方面的内容，同时也会讲到内联函数。

前言：

头文件声明和定义

《高质量C/C++编程指南》说明

内联函数

内联函数练习题

头文件声明和定义

虽然我们常说定义不能放在头文件中，但是也有例外：

头文件中可以定义普通变量或函数，但是前提条件是只有一个.c或者.cpp文件包含了这个头文件，否则会反生链接错误；
头文件中可以定义const或者static修饰的变量或者函数；
类的定义放在头文件中；
inline函数定义在头文件中。

简单测试用例：在一个工程中创建三个文件：

test.h

#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__

#include<iostream>
#include<stdio.h>

int x;

#endif//__TEST_H__

test.cpp

#include"test.h"
int main()
{
	x = 9;
	std::cout << x << std::endl;
	system("pause");
	return 0;
}

test2.cpp

#include"test.h"

运行程序，按照原来的思路，应该程序输出9。运行程序我们会发现以下的链接错误：

此处两个.cpp文件都包含了.h文件，也就是说x变量会在这两个.cpp文件中存在一个副本。在链接阶段，链接器就会发现存在多个相同变量名的全局变量，导致链接出错。所以.h文件中一般只能包含全局变量的声明，函数声明，宏定义一类的，在.h文件中定义变量是不被推荐的。

但是如果只有test.cpp文件包含了头文件test.h，而test2.cpp没有包含test.h文件，此时的程序是正常的。函数跟变量是一样的效果，此时就是我上面所说的第一种例外情况。

那么如何在头文件中声明一个变量呢？我们可以使用extern关键字

extern int x;//声明一个变量，并没有分配实际地址。记住不可以赋值，如果赋值了就成了定义了

此时我们可以在任何引用此文件的地方进行赋值，例如可以在主文件中进行赋值。

test.h
#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__

#include<iostream>
#include<stdio.h>

extern int x;
extern int func(int y);

#endif//__TEST_H__
test2.cpp
#include"test.h"
int func(int y)
{
	return ++y;
}
test.cpp
#include"test.h"
int main()
{
	int x;
	x = 9;
	std::cout << x << std::endl;
	std::cout << func(x) << std::endl;
	system("pause");
	return 0;
}
此时运行程序会输出9和10。结果也是我们预期的。在test.h文件中变量（函数）声明前都加了extern变量，表示此处声明的这个变量（函数）在本项目的其他文件中定义了，此处仅是声明一下，表示其他文件只要包含了我这个test.h文件，就可以使用这个变量（函数）。

《高质量C/C++编程指南》说明

在《高质量C/C++编程指南》一书中，对此也有说明：

【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分开，不论该函数体有多么小。

【建定1-2-2】不提倡使用全局变量，尽量不要在头文件中出现现象 extern int value 这类声明。

书中还给出了C++/C头文件的结构：
#ifndef GRAPHICS_H         //防止graphic.h被重复引用
#define GRAPHICS_H

#include<math.h>           //引用标准库的头文件(编译器将从标准库目录中开始搜索)
...
#include"myheader.h"       //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)
...
void Function(..);         //全局函数声明

class Box                  //类结构体声明
{
...
};

#endif

在写这篇博客的时候，在网上看到一篇很好的博客，在此也把链接展示给各位道友：

http://blog.sina.com.cn/s/blog_6af956630100voy9.html

内联函数

内联函数是C++的范畴，以inline修饰的函数叫做内联函数，编译时C++编译器会在调用内联函数的地方展开，没有函数压栈的开销，
内联函数提升程序运行的效率。

内联也有三种情况：

1.在类中加inline声明定义且在类内定义，编译通过，其实在类中定义的函数都是默认成内联的。

2.在类中加inline声明，在类外的同一头文件中定义（加inline或者不加inline均可），编译通过。

3.在类中声明，在类.cpp文件中定义（不管加不加inline），编译不通过。因为inline被展开，就没有函数地址了，链接就会找不到。

此处我只给出第三种情况的测试用例：

test.h

#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__

#include<iostream>
#include<stdio.h>
using namespace std;
class AA {
public:
	AA(int y = 0)
		:x(y)
	{
		cout << "AA" << endl;
	}
	~AA()
	{
		cout << "~AA" << endl;
	}
	inline int add(int y);
private:
	int x;
};

#endif//__TEST_H__

test2.cpp

#include"test.h"
inline int AA::add(int y)
{
	return x+y;
}

test.cpp

#include"test.h"

int main()
{
	AA a(10);
	cout<<a.add(10)<<endl;
	
	system("pause");
	return 0;
}

内联函数练习题

关于c++的inline关键字,以下说法正确的是()

A.使用inline关键字的函数会被编译器在调用处展开
B.头文件中可以包含inline函数的声明
C.可以在同一个项目的不同源文件内定义函数名相同但实现不同的inline函数
D.定义在Class声明内的成员函数默认是inline函数
E.优先使用Class声明内定义的inline函数
F.优先使用Class实现的内inline函数的实现
A 项错误，因为使用 inline 关键字的函数只是用户希望它成为内联函数，但编译器有权忽略这个请求，比如：若此函数体太大，则不会把它作为内联函数展开的。
B 项错误，头文件中不仅要包含 inline 函数的声明，而且必须包含定义，且在定义时必须加上 inline 。【关键字 inline 必须与函数定义体放在一起才能使函数成为内联，仅将 inline 放在函数声明前面不起任何作用】
C 项错误， inline 函数可以定义在源文件中，但多个源文件中的同名 inline 函数的实现必须相同。一般把 inline 函数的定义放在头文件中更加合适。
D 项正确，类内的成员函数，默认都是 inline 的。【定义在类声明之中的成员函数将自动地成为内联函数】
EF 项无意思，不管是 class 声明中定义的 inline 函数，还是 class 实现中定义的 inline 函数，不存在优先不优先的问题，因为 class 的成员函数都是 inline 的，加了关键字 inline 也没什么特殊的。

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