数据博士

在 C++ 中，声明和定义通常是分开的。 声明被集中到所谓的头文件中，而相应的实现则放在源文件里。 你可以把头文件看作一种 API。 头文件会告诉你一个代码库能提供_什么_，而不涉及_怎么_实现的细节。

头文件与源文件

头文件最常见的扩展名是.h。 有些项目用.hpp，或者干脆不写扩展名。

定义放在单独的.cpp文件里。 为了把这些部分重新组合起来，源文件的开头会_包含_对应的头文件。

如果你想写一个叫“quick_math”的库，它提供一个你想经常使用的函数“super_root”，那么这些文件会像这样：

// A file named quick_math.h
#pragma once
namespace quick_math {
    double super_root(double x, int n);
}

// A file named quick_math.cpp
#include "quick_math.h"
#include <cmath>
double quick_math::super_root(double x, int n) {
    while(n) { x = std::sqrt(x), --n;}
    return x;
}

如果你需要包含一个只有实现才需要的头文件，那么相应的#include行只需要写在源文件里。 头文件里包含的所有内容在.cpp文件里也同样可用，比如下面例子中的string库。 注意：头文件中的声明后面需要;，但源文件中的定义后面不需要。

类与头文件

类会变得非常复杂，它们与头文件、源文件划分之间的关系也可能让人困惑。 一种可能的做法是，把全部实现细节放在源文件里，把全部声明和成员变量放在头文件里：

// A file named robot_flower.h
#if !defined(ROBOT_FLOWER_H)
#define ROBOT_FLOWER_H
#include <string>
namespace robots {
    class Flower {
        private:
            bool needs_water{};
            int size{};
            std::string name{};
        public:
            Flower(std::string name, int size = 0);
            void give_water();
            std::string get_name();
            int get_size();
            void start_next_day();
    };
}
#endif

// A file named robot_flower.cpp
#include "robot_flower.h"
robots::Flower::Flower(std::string name, int size) {this->name = "Robotica " + name; this->size = size;}
void robots::Flower::start_next_day() {if (!needs_water) ++size; needs_water = true;}
std::string robots::Flower::get_name() {return name;}
int robots::Flower::get_size() {return size;}

当头文件被当作 API 概览来用时，人们会在这里查找默认值之类的信息。 因此，构造函数的size形参默认值放在头文件里处理，而不是在实现里。 源文件里的定义都以命名空间robots和类名Flower作为前缀。

另一种做法是_仅头文件_库，它完全没有.cpp文件：

// A file named robot_flower.h
#pragma once
#include <string>
namespace robots {
    class Flower {
        private:
            bool needs_water{};
            int size{};
            std::string name{};
        public:
            Flower(std::string name, int size = 0) {this->name = "Robotica " + name; this->size = size;}
            void give_water() {needs_water = false;}
            std::string get_name() {return name;}
            int get_size() {return size;}
            void start_next_day() {if (!needs_water) ++size; needs_water = true;}
    };
}

项目可能会组合使用这些布局，至于每种场景最适合哪种布局，也有很多讨论。

包含防护

你可能已经注意到上面示例头文件里的#pragma once这一行。 这叫作包含防护，它确保文件的内容在编译过程中只被包含一次，以避免出错。 包含防护还有一种更复杂的写法，以#ifndef开头，以#endif结尾。 它的作用相同，用法在上面的Flower类示例中已经展示。