在實現（.cpp）文件中不包括相應的頭文件（.h）仍可以編譯嗎？

Question

我今天寫了一個簡單的示例，只是為了看看它是否可以編譯，當我發現它可以編譯時，我實際上感到非常驚訝！

這是示例：

hello.h

#ifndef HELLO_H
#define HELLO_H

// Function prototype
void say_hello();

#endif

HELLO.CPP

注意：這不包括“ hello.h”，就像我在永遠的歷史中見過的每個C ++示例一樣！

// #include "hello.h" <-- Commented out. The corresponding header is NOT included.

#include <iostream>

void say_hello() {
    std::cout << "Hello!" << std::endl;
}

main.cpp中

#include "hello.h"

int main() {
    say_hello();
}

然后，我將“ hello.cpp”編譯為靜態庫，如下所示：

g++ -c hello.cpp
ar -rvs libhello.a hello.o

然后，我編譯了“主”應用程序並將其鏈接到庫

g++ -o main main.cpp -L. -lhello

並運行它，它執行得很好！

./main

你好！

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當我感到驚訝的時候...我確實理解為什么這樣做。 這是因為“ hello.cpp”中的函數未聲明為靜態，因此具有外部鏈接並且可以從外部看到。 將其設置為靜態將由於未定義引用而導致鏈接失敗。

因此，這就是問題……如果這行得通，那么為什么每個地方的人總是在“ .cpp”實現文件中包括“ .h”頭文件和函數聲明。 顯然，如果僅定義自由函數，則沒有必要，並且如果不包含頭文件，一切都可以正常工作。

那么為什么我們總是將其包括在內？ -是否只是對鏈接器的工作原理普遍缺乏了解？ 還是還有更多？

Answer 1

讓我們更改您的hello.cpp ：

// #include "hello.h" <-- Commented out. The corresponding header is NOT included.

#include <iostream>

int say_hello() {
    std::cout << "Hello!" << std::endl;
    return 0;
}

這將與以前的版本一樣編譯。 它也可能會鏈接-但不正確。 返回類型錯誤。

這是未定義的行為，但是在許多常見的實現中，您將不使用它，因為您不使用返回值，並且通常在寄存器中返回它。 但是，不必一定如此-您在運行時可能會遇到非常奇怪的錯誤。 特別是如果差異稍微復雜一些（例如，當調用方期望int時返回double －通常會在其他寄存器中返回）。

另一方面，如果您寫了：

#include "hello.h"

#include <iostream>

int say_hello() {
    std::cout << "Hello!" << std::endl;
    return 0;
}

然后，頭文件中的聲明將與CPP文件中的定義不匹配-並且您將獲得一個不錯的，易於理解的編譯器錯誤消息。

實際上，這是一個好主意，如果您沒有外部函數的聲明，GCC會抱怨。 （如果您在命令行上使用-wall -werror，它將停止您的構建。）

Answer 2

如果您有一個類，則需要包含它以獲取該類及其成員的聲明，以使其定義匹配。 否則，您將無法分開定義和聲明。

/// C.h
class C
{
public:
    C();
private:
    int _i;
};

/// C.cpp
// #include "C.h"

C::C() : _i(42) {} // error: 'C' does not name a type

看到它在Coliru上失敗了。

同樣，如果您具有類模板或函數模板，則通常需要將其放在標頭中，以便以后可以將其版本標記出來。