頭文件是什么？只要有一點(diǎn)C語言基礎(chǔ)的小伙伴應(yīng)該都知道，這個都不用我解釋了，一般都是跟#include這個保護(hù)預(yù)編譯指令合在一起。對于剛開始編程的小伙伴，理解C語言基本也沒有什么問題，但是怎么才能寫一個比較通用、正確的頭文件，不是所有的剛編程的人都知道，甚至有相當(dāng)編程經(jīng)驗的人也可能寫不出正確通用的C/C++頭文件。下面，就來侃一下C++頭文件的工作原理。

一、C++編譯模式。

通常，在一個C++程序中，只包含兩類文件--.cpp文件和.h文件。其中，.cpp文件被稱作C++源文件，里面放的都是C++的源代碼；而.h文件則被稱作C++頭文件，里面放的也是C++的源代碼。

C++語言支持"分別編譯"（separate compilation）。也就是說，一個程序所有的內(nèi)容，可以分成不同的部分分別放在不同的.cpp文件里。.cpp文件里的東西都是相對獨(dú)立的，在編譯（compile）時不需要與其他文件互通，只需要在編譯成目標(biāo)文件后再與其他的目標(biāo)文件做一次鏈接（link）就行了。比如，在文件a.cpp中定義了一個全局函數(shù)"voida(){}"，而在文件b.cpp中需要調(diào)用這個函數(shù)。即使這樣，文件a.cpp和文件b.cpp并不需要相互知道對方的存在，而是可以分別地對它們進(jìn)行編譯，編譯成目標(biāo)文件之后再鏈接，整個程序就可以運(yùn)行了。

這是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？從寫程序的角度來講，很簡單。在文件b.cpp中，在調(diào)用"voida()"函數(shù)之前，先聲明一下這個函數(shù)"voida();"，就可以了。這是因為編譯器在編譯b.cpp的時候會生成一個符號表（symbol table），像"voida()"這樣的看不到定義的符號，就會被存放在這個表中。在進(jìn)行鏈接的時候，編譯器就會在別的目標(biāo)文件中去尋找這個符號的定義。一旦找到了，程序也就可以順利地生成了。

注意這里提到了兩個概念，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(shù)，返回什么類型，需要什么參數(shù)等等。而"聲明"則只是聲明這個符號的存在，即告訴編譯器，這個符號是在其他文件中定義的，我這里先用著，你鏈接的時候再到別的地方去找找看它到底是什么吧。定義的時候要按C++語法完整地定義一個符號（變量或者函數(shù)），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，在整個程序中可以被聲明多次，但卻要且僅要被定義一次。試想，如果一個符號出現(xiàn)了兩種不同的定義，編譯器該聽誰的？

這種機(jī)制給C++程序員們帶來了很多好處，同時也引出了一種編寫程序的方法。考慮一下，如果有一個很常用的函數(shù)"voidf(){}"，在整個程序中的許多.cpp文件中都會被調(diào)用，那么，我們就只需要在一個文件中定義這個函數(shù)，而在其他的文件中聲明這個函數(shù)就可以了。一個函數(shù)還好對付，聲明起來也就一句話。但是，如果函數(shù)多了，比如是一大堆的數(shù)學(xué)函數(shù)，有好幾百個，那怎么辦？能保證每個程序員都可以完完全全地把所有函數(shù)的形式都準(zhǔn)確地記下來并寫出來嗎？

二、什么是頭文件？

很顯然，答案是不可能。但是有一個很簡單地辦法，可以幫助程序員們省去記住那么多函數(shù)原型的麻煩：我們可以把那幾百個函數(shù)的聲明語句全都先寫好，放在一個文件里，等到程序員需要它們的時候，就把這些東西全部copy進(jìn)他的源代碼中。

這個方法固然可行，但還是太麻煩，而且還顯得很笨拙。于是，頭文件便可以發(fā)揮它的作用了。所謂的頭文件，其實(shí)它的內(nèi)容跟.cpp文件中的內(nèi)容是一樣的，都是C++的源代碼。但頭文件不用被編譯。我們把所有的函數(shù)聲明全部放進(jìn)一個頭文件中，當(dāng)某一個.cpp源文件需要它們時，它們就可以通過一個宏命令"#include"包含進(jìn)這個.cpp文件中，從而把它們的內(nèi)容合并到.cpp文件中去。當(dāng).cpp文件被編譯時，這些被包含進(jìn)去的.h文件的作用便發(fā)揮了。