C++ 程序的文件组织需要比典型的 C 程序更加小心。本章说明了如何建立头文件和模板定义。
创建有效的头文件是很困难的。头文件通常必须适应 C 和 C++ 的不同版本。要提供模板,请确保头文件能容纳多个包含(幂等)。
可能需要开发能够包含在 C 和 C++ 程序中的头文件。但是,称为“传统 C”的 Kernighan 和 Ritchie C (K&C)、ANSI C、 Annotated Reference Manual C++ (ARM C++) 以及 ISO C++ 有时要求一个头文件中同一个程序元素有不同的声明或定义。(有关语言和版本之间的变化的其他信息,请参见《C++ 迁移指南》。) 要使头文件符合所有这些标准,可能需要根据预处理程序宏 __STDC__ 和 __cplusplus 的存在情况或值来使用条件编译。
在 K&R C 中没有定义宏 __STDC__,但在 ANSI C 和 C++ 中都对其进行了定义。可使用该宏将 K&R C 代码与 ANSI C 或 C++ 代码区分开。该宏最适用于从非原型函数定义中区分原型函数定义。
#ifdef __STDC__ int function(char*,...); // C++ & ANSI C declaration #else int function(); // K&R C #endif |
在 C 中没有定义宏 __cplusplus,但在 C++ 中对其进行了定义。
早期版本的 C++ 定义了宏 c_plusplus,但没有定义 cplusplus。现在已不再定义宏 c_plusplus。
可使用 __cplusplus 宏的定义来区分 C 和 C++。该宏在保证为函数声明指定 extern "C" 接口时非常有用,如以下示例所示。为了防止出现 extern "C" 指定不一致,切勿将 #include 指令放在 extern "C" 链接指定的作用域中。
#include “header.h” ... // ... other include files... #if defined(__cplusplus) extern “C” { #endif int g1(); int g2(); int g3() #if defined(__cplusplus) } #endif |
在 ARM C++ 中,__cplusplus 宏的值为 1。在 ISO C++ 中,该宏的值为 199711L(标准年月用 long 常量表示)。使用这个宏的值区分 ARM C++ 和 ISO C++。这个宏值在保护模板语法的更改时极为有用。
// template function specialization #if __cplusplus < 199711L int power(int,int); // ARM C++ #else template <> int power(int,int); // ISO C++ #endif |
头文件应当是幂等的。也就是说,多次包括头文件的效果和仅包括一次的效果完全相同。该特性对于模板尤其重要。通过设置预处理程序条件以防止头文件体多次出现,可以很好的实现幂等。
#ifndef HEADER_H #define HEADER_H /* contents of header file */ #endif |
可以用两种方法组织模板定义:使用包括的定义和使用独立的定义。包括的定义组织允许对模板编译进行更多的控制。
在将模板的声明和定义放在使用该模板的文件中时,组织是包括定义的组织。例如:
main.cc
template <class Number> Number twice(Number original); template <class Number> Number twice(Number original ) { return original + original; } int main() { return twice<int>(-3); } |
使用模板的文件包括了包含模板声明和模板定义的文件时,使用模板的该文件的组织也是包括定义的组织。例如:
twice.h
#ifndef TWICE_H #define TWICE_H template <class Number> Number twice(Number original); template <class Number> Number twice( Number original ) { return original + original; } #endif |
main.cc
#include “twice.h” int main() { return twice(-3); } |
使模板头文件幂等是非常重要的。(请参见5.1.2 幂等头文件。)
另一种组织模板定义的方法是将定义保留在模板定义文件中,如以下示例所示。
twice.h
#ifndef TWICE_H #define TWICE_H template <class Number> Number twice(Number original); #endif TWICE_H |
twice.cc
template <class Number> Number twice( Number original ) { return original + original; } |
main.cc
#include “twice.h” int main( ) { return twice<int>( -3 ); } |
模板定义文件不得包括任何非幂等头文件,而且通常根本不需要包括任何头文件。(请参见5.1.2 幂等头文件。)请注意,并非所有编译器都支持模板的独立定义模型。
一个单独的定义文件作为头文件时,该文件可能会被隐式包括在许多文件中。因此,它不应该包含任何函数或变量定义(除非这些定义是模板定义的一部分)。一个单独的定义文件可以包含类型定义,包括 typedef。
尽管通常会使用模板定义文件的源文件扩展名(即 .c、.C、.cc、.cpp、.cxx 或 .c++),但模板定义文件是头文件。如果需要,编译器会自动包括这些它们。模板定义文件不应单独编译。
如果将模板声明放置在一个文件中,而将模板定义放置在另一个文件中,则必须仔细考虑如何构造定义文件,如何命名定义文件和如何放置定义文件。此外也需要向编译器显式指定定义的位置。有关模板定义搜索规则的信息,请参阅7.5 模板定义搜索。