【C++】头文件的能力与禁忌

在C++中，​头文件（.h/.hpp）​​ 的主要作用是声明接口和共享代码，但如果不规范使用，会导致编译或链接错误。以下是详细总结：

一、头文件中可以做的事情

1.1 声明

• 函数声明（无需inline）

// utils.h
void print(); // 声明

• 类或者结构体声明

class MyClass {
public:void foo(); // 成员函数声明
};

• 外部变量声明（用extern）
  如果不想用extern，可以使用C++17支持的内联全局变量

extern int globalVar; // 声明，定义在.cpp中

1.2 定义

• 内联函数的定义

inline int add(int a, int b) { return a + b; } // 解决ODR问题

• 类或者结构体成员函数定义

class Vector {
public:float x, y;float length() const { return std::sqrt(x*x + y*y); } // 隐式inline
};

• 模板定义

template<typename T>
T max(T a, T b) { return (a > b) ? a : b; } // 模板必须完整定义在头文件

• 常量表达式（C++11）

constexpr float PI = 3.1415926f; // 内部链接，每个编译单元独立副本

• C++17内联变量

inline int globalConfig = 42; // 允许头文件中定义全局变量

1.3 其他

• 宏定义​（谨慎使用）
• 类型别名（using 或者 typedef）
• 命名空间

二、头文件中不可以做的事情

1.1 普通函数定义

原因​：违反ODR规则，多个编译单元生成相同符号，链接冲突。

// utils.h
void print() { std::cout << "Hello"; } // ❌ 多个.cpp包含时链接错误

1.2 非内联全局变量定义

int globalVar = 42; // ❌ 多个.cpp包含时链接错误

1.3 静态全局变量

问题​：每个包含该头文件的.cpp会生成独立的 localVar，浪费内存。

static int localVar = 0; // ⚠️ 每个编译单元独立副本，可能不符合预期

1.4 复杂代码逻辑​

避免在头文件中写长函数或复杂逻辑​（如文件操作、动态内存分配）。
​原因​：增加编译时间，代码膨胀。