C++多檔案程式設計是什麼

在前面的教學中，我們都是將所有的程式碼寫到一個原始檔裡面，例如：

//main.cpp
#include <iostream>
using namespace std;

class Student{
public:
    char *name;
    int age;
    float score;

    void say(){
        cout<<name<<"的年齡是"<<age<<"，成績是"<<score<<endl;
    }
};

int main(){
    Student *pStu = new Student;
    pStu -> name = "小明";
    pStu -> age = 15;
    pStu -> score = 92.5f;
    pStu -> say();
    delete pStu;  //刪除物件
    return 0;
}

如上所示，所有的程式碼都位於 main.cpp 檔案中。對於程式碼量幾十行或者幾百行的小程式，這或許無可厚非，但當程式膨脹程式碼到幾千行甚至上萬行後，就應該考慮將程式碼“分散”到多個檔案中。注意這裡所謂的“分散”，並不是胡亂地劃分。為了方便後期的維護，分散程式碼應遵循一個基本原則：實現相同功能的程式碼應儲存在一個檔案中。

事實上，一個完整的 C++ 專案常常是由多個程式碼檔案組成的，根據字尾名的不同，大致可以將它們分為如下 2 類：

.h 檔案：又稱“標頭檔案”，用於存放常數、函數的宣告部分、類的宣告部分；
.cpp 檔案：又稱“原始檔”，用於存放變數、函數的定義部分，類的實現部分。

實際上，.cpp 檔案和 .h 檔案都是原始檔，除了字尾不一樣便於區分和管理外，其他的幾乎相同，在 .cpp 中編寫的程式碼同樣也可以寫在 .h 中。之所以將 .cpp 檔案和 .h 檔案在專案中承擔的角色進行區別，不是 C++ 語法的規定，而是約定成俗的規範，讀者遵守即可。

雖然類內部的成員函數可以在宣告的同時進行定義（自動成為行內函式），但原則上不推薦這樣使用。也就是說，即便定義成員函數的程式碼很少，其定義也應該放在適當的 .cpp 檔案中。

另外對於一些系統提供的庫，出於版權和保密的考慮，大多是已經編譯好的二進位制檔案，其中可能僅包含 .h 檔案，而沒有 .cpp 檔案。

以上面程式為例，在實際場景中，我們應該將其做如下劃分：

//student.h
class Student {
public:
    const char *name;
    int age;
    float score;
    void say();
};

//student.cpp
#include <iostream>   //std::cout、std::endl
#include "student.h"  //Student
void Student::say() {
    std::cout << name << "的年齡是" << age << "，成績是" << score << std::endl;
}

//main.cpp
#include "student.h"  //Student
int main() {
    Student *pStu = new Student;
    pStu->name = "小明";
    pStu->age = 15;
    pStu->score = 92.5f;
    pStu->say();
    delete pStu;  //刪除物件
    return 0;
}

此專案的目錄結構如下：

專案─┐
      ├ student.h
      ├ student.cpp
      └ main.cpp

執行結果為：

小明的年齡是15，成績是92.5

如上所示，在對之前的程式進行合理地劃分時，需要額外將 "student.h" 分別引入到 student.cpp 檔案和 main.cpp 檔案中，理由很簡單，因為這 2 個檔案中需要使用 student.h 檔案宣告的 Student 類，就如同我們在使用 cin 和 cout 時需要提前引入 <iostream> 標頭檔案一樣。

注意，引入編譯器自帶的標頭檔案（包括標準標頭檔案）用尖括號，例如 <iostream>；引入自定義的標頭檔案用 "" 雙引號，例如 "student.h"。

可以看到，之前的一段程式被劃分到了 3 個檔案中，其中：

student.h 標頭檔案負責儲存 Student 類的宣告部分；
student.cpp 檔案負責儲存 Student 類中成員函數的定義部分；
main.cpp 檔案負責儲存主程式（main() 函數）。

經過上面這樣劃分，當後期想檢視 Student 類有哪些成員時，就可以直接開啟 student.h 檔案，想檢視某個成員函數的具體實現時，可以開啟 student.cpp 檔案。

除此之外，當一個專案中的檔案過多時，還可以將它們分散儲存到不同的資料夾下。例如：

專案─┐
      ├─ include ┐
      │           ├ student.h
      │           └ ...
      ├─ source ┐
       ...        ├ student.cpp
                  ├ main.cpp
                  └ ...

如上所示，將所有的標頭檔案儲存在 include 資料夾下，將所有的 .cpp 檔案儲存在 source 資料夾下。總之專案越大，多檔案程式設計的優勢越明顯。