头文件中应该放什么东西,以及在多个文件中使用的全局变量如何声明

考虑这些东西：

全局变量

静态全局变量（前面有static，外部文件无法访问）

局部变量

静态局部变量

常量

类

类内静态成员

模板类

模板函数

宏定义 define

类型定义 typedef

内联函数

头文件中的内容在编译时会填充到include这个头文件的cpp文件中，所以头文件中有什么东西，相当于cpp文件中也有什么东西，如果有多个include这个头文件的cpp文件，

那么它们相当于都获得了这个头文件中的内容的一个副本，发生重定义错误。所以很多东西的定义不能放在头文件，只能放声明，否则会出现多个副本。

 

static的使用：

在c++引入命名空间之前，程序需要将名字声明成static的以使其只对整个文件有效，而对外部文件不可见。这个做法继承自C语言，但引入命名空间后，这个做法已经被取消了，现在的做法是在未命名的命名空间内存放对象。（c++ primer P701）

所以：

1. 如果希望对象只能在文件内访问，就把它放到文件内的未命名空间。

 

2. 如果是需要多个文件共同访问的全局对象，则在其中一个cpp文件中（注意全局对象的定义不能放在头文件）使用单例模式：

extern int targetObj(){

static int obj = 1;

return obj;

}

使用单例模式的原因：

c++对“定义于不同的编译单元内的non-local static对象”的初始化相对次序并无明确定义。比如A,B两个对象分别定义于不同的cpp文件，A对象的初始化依赖B对象，所以B对象的初始化必须先于A对象。

c++保证，函数内的local static对象会在“该函数被调用期间”“首次遇到这个local static对象”时被初始化(类似的还有全局变量初始化，类模板实例化)，所以把B对象放到类似上面的targetObj函数内，A在使用B时调用单例模式函数，就能保证B已经被初始化。（effective c++ P31）

（线程的地址空间包括全局和静态变量存储区，未初始化的全局/静态变量放在.bss段，已初始化的全局/静态变量放在.data段）https://blog.csdn.net/xiandang8023/article/details/126036564

 

3. 对于会被多个不同的cpp文件调用的全局对象（例如上面这个单例模式函数），它的定义可以放在某个cpp文件中，前面加上extern，然后在头文件的函数声明中也加上extern，

这样其他cpp文件要调用这个函数只需要include这个头文件即可。（c++ primer P54）

对于类模板而言，模板的定义是放在头文件中（因为模板只有在代码运行使用到的时候才会生成具体模板类的定义，所以要提前知道模板的定义），

如果多个源文件使用同一个模板来实例化同一个类，为了防止出现多个相同的模板类副本(在多个文件中进行相同的实例化)，可以对这个模板类进行显示实例化，然后这几个文件再共用同一份代码。

注意显示实例化模板的定义要放在cpp文件中(不能像类模板定义那样放在头文件中)，但是显示实例化模板的声明应放在头文件中，并且在声明的前面加上extern，其他要用到这个显式实例化模板的源文件再include这个头文件即可。

（c++ primer P598,书中的做法不是在头文件中放extern声明，而是在其他要使用的源文件中放extern声明，其实是一样的，

include头文件相当于把头文件中的东西都copy到源文件中去，如果你不需要这个头文件里的所有东西，那就可以像书中那样单独地在这个源文件中加一个extern声明，这样就不用include头文件了）

 

总结：

头文件内只放各种对象的声明，而定义放在cpp文件中（内联函数，函数模板，模板类，模板显式实例化除外），对于多个cpp共用的全局变量，将其定义放在其中一个cpp文件（需要保证初始化顺序时使用单例模式），

然后在定义和声明前面都加上extern，其他cpp文件使用的使用直接在文件内进行extern声明即可。对于只在文件内使用的对象，将其定义放到未命名空间内。

对于宏定义和typedef，如果只在一个cpp文件中使用,则放在这个cpp文件中;若果多个源文件中需要使用这个宏,则放在头文件中定义。

// radio.h
#ifndef __RADIO_H__
#define __RADIO_H__

// 应包含内容
class Radio                                // 正确：类定义
{
    static int s_count;                    // 正确：静态数据成员声明
    static const double S_PI;              // 正确：静态常量数据成员声明
    int d_size;                            // 正确：数据成员定义
    // ...
public:
    int size() const;                     // 正确：成员函数声明
    // ...
};

inline int Radio::size() const            // 正确：内联函数定义
{
    return d_size;
}

// 不应包含内容
int Radio::s_count;                       // 错误：静态数据成员定义，应放在 .cpp 文件中
double Radio::S_PI = 3.1415926;           // 错误：静态常量数据成员定义，应放在 .cpp 文件中
int Radio::size() const { /*...*/ }       // 错误：成员函数定义，应放在 .cpp 文件中
int z;                                    // 错误：外部数据定义
extern int LENGTH = 10;                   // 错误：外部数据定义
const int WIDTH = 5;                      // 避免：常量数据定义
static int y;                             // 避免：静态数据定义
static void func() { /*...*/ }            // 避免：静态函数定义

#endif // __RADIO_H__

 在 C++ 头文件的作用域内放置带有内部链接的定义，如静态函数或数据，是合法的，但是这种做法并不理想。这样不仅污染了全局名称空间，而且包含该头文件的每一个编译单元中消耗数据空间。