那你能给我总结一下头文件和源文件的经验性用法吗，通俗易懂点

<think>我们总结一下C++中头文件(.h)和源文件(.cpp)的经验性用法，用通俗易懂的方式说明。 核心原则：头文件用于声明，源文件用于定义。但有一些例外情况（如内联函数、模板等）需要在头文件中定义。 通俗版总结： 1. **头文件(.h)放什么？** - 类、结构体的声明（包括成员变量和成员函数的声明） - 函数的声明（包括全局函数、类成员函数的声明） - 内联函数（包括类内直接定义的成员函数，或者在头文件中用`inline`关键字定义的函数） - 模板（包括函数模板和类模板，因为模板需要在编译时实例化，所以定义必须放在头文件） - 常量定义（如`constexpr`，`const`变量在多个源文件中使用时，通常放在头文件中） - 类型别名（`using`或`typedef`） - 宏定义（谨慎使用） 2. **源文件(.cpp)放什么？** - 函数的定义（全局函数、类成员函数，除非是内联函数或模板） - 静态全局变量或静态类成员变量的定义（如果非const，且需要在单个源文件中使用） - 程序的主要逻辑实现 3. **为什么这样分？** - **避免重复定义**：如果多个源文件包含同一个函数的定义，链接时会报错（除非是内联函数或模板）。 - **加快编译速度**：头文件只包含声明，改动头文件会触发包含它的所有源文件重新编译，所以头文件尽量保持简洁（只放必要的声明）。 - **隐藏实现细节**：源文件可以单独编译成目标文件，然后链接。这样，分发库时只需要提供头文件和目标文件（或库文件），而不需要公开源代码。 4. **例外情况（必须在头文件中定义）**： - **内联函数**：因为内联函数需要在每个使用它的地方都生成代码，所以定义必须放在头文件中（类内定义的成员函数自动成为内联函数）。 - **模板**：模板在编译时实例化，所以定义必须对编译器可见，因此必须放在头文件中。 - **const常量**：如果常量在多个源文件中使用，可以在头文件中定义（因为const全局变量默认具有内部链接，每个源文件有自己的副本，不会冲突）。 5. **经验法则**： - 如果函数或方法只有1-3行，并且需要频繁调用（如getter/setter），考虑放在头文件中作为内联函数（类内直接定义）。 - 如果函数或方法较长（超过10行）或者包含复杂逻辑（循环、递归等），放在源文件中。 - 模板和内联函数是例外，必须放在头文件中。 6. **示例结构**： - `mylib.h` 头文件： ```cpp #ifndef MYLIB_H #define MYLIB_H class MyClass { public: int getValue() const { return value; } // 内联函数，直接在类内定义 void setValue(int v); private: int value; }; inline void helper() { /* 简单内联函数 */ } // 类外的内联函数 template<typename T> T add(T a, T b) { return a + b; } // 函数模板必须在头文件定义 #endif ``` - `mylib.cpp` 源文件： ```cpp #include "mylib.h" void MyClass::setValue(int v) { // 复杂的校验逻辑 if (v < 0) v = 0; value = v; } ``` 7. **注意**： - 头文件守卫（`#ifndef` ... `#define` ... `#endif`）或`#pragma once`防止重复包含。 - 头文件中避免使用`using namespace`，以免污染全局命名空间。 这样划分，代码结构清晰，编译高效，且避免链接错误。 §§相关问题§§ 1. 为什么模板的定义必须放在头文件中？如果放在源文件中会出现什么问题？ 2. 在头文件中定义const常量时，为什么不会导致重复定义的链接错误？ 3. 类外定义内联函数时，为什么必须加上inline关键字？不加会怎样？ 4. 头文件中可以包含其他头文件吗？如何避免循环包含？ 5. 为什么在头文件中使用`using namespace std;`被认为是不好的实践？</think>### 📚 头文件(.h) vs 源文件(.cpp) 黄金法则总结 #### ✅ 头文件该放的（声明为主） ```cpp // MyClass.h class MyClass { public: // 1. 函数声明（必须！） void doSomething(); // 2. 简单getter/setter（直接内联定义） int getValue() const { return m_value; } // 3. 类成员变量 private: int m_value; // 4. 类型定义 using Vec3 = Eigen::Vector3f; // 5. 常量表达式 static constexpr int MAX_SIZE = 100; }; ``` #### 🚫 头文件禁止放的 ```cpp // ❌ 禁止在头文件中！ void globalFunction() { ... } // 普通全局函数定义 static int counter = 0; // 全局变量定义 extern int g_shared; // extern声明放.cpp ``` #### ✅ 源文件该放的（定义为主） ```cpp // MyClass.cpp #include "MyClass.h" // 1. 复杂函数定义（>3行代码） void MyClass::doSomething() { for(int i=0; i<100; ++i) { // 复杂逻辑... } } // 2. 静态成员初始化 int MyClass::staticVar = 42; // 3. 全局变量定义 int g_shared = 100; // 4. 非内联函数定义 void helperFunction() { ... } ``` #### 🧠 速记口诀 > **头文件是菜单，源文件是厨房** > - 菜单(头文件)：展示有哪些菜(声明)，简单小吃当场做(内联函数) > - 厨房(源文件)：实际烹饪过程(函数实现)，存储食材(变量定义) #### ⚖️ 决策流程图 ```mermaid graph TD A[写函数] --> B{函数体≤3行？} B -->|是| C[放头文件内联定义] B -->|否| D{是模板类成员？} D -->|是| C D -->|否| E[放源文件定义] ``` #### 💡 三大核心原则 1. **头文件可被多次包含** → 只放**声明**和**允许重复定义**的内容（内联函数/模板/constexpr） 2. **源文件单独编译** → 放**具体实现**和**变量存储** 3. **简单即高效** → 3行以下的函数直接内联在头文件