我从来没有真正理解为什么 C++ 需要一个单独的头文件，它具有与 .cpp 文件中相同的功能。它使创建类和重构它们变得非常困难，并且它向项目中添加了不必要的文件。然后是必须包含头文件的问题，但必须显式检查它是否已被包含。
C++ 于 1998 年被批准，为什么要这样设计呢？单独的头文件有什么好处？
当我只包含 .h 文件时，编译器如何找到其中包含代码的 .cpp 文件？它是假定 .cpp 文件与 .h 文件同名，还是它实际上会查看目录树中的所有文件？
【问题讨论】：
标签： c++ language-design
它不需要单独的头文件，其功能与 main 中的相同。仅当您使用多个代码文件开发应用程序并且使用先前未声明的函数时才需要它。
这确实是一个范围问题。
【讨论】：
第一个优势：如果您没有头文件，则必须在其他源文件中包含源文件。这将导致包含文件在包含文件更改时重新编译。
第二个优势：它允许在不同单位（不同的开发人员、团队、公司等）之间共享接口而不共享代码。
【讨论】：
C++ 于 1998 年被批准，为什么要这样设计呢？单独的头文件有什么好处？
实际上头文件在第一次检查程序时变得非常有用，检查头文件（仅使用文本编辑器）可以让您了解程序的体系结构，这与其他必须使用复杂工具的语言不同查看类及其成员函数。
【讨论】：
C++ 这样做是因为 C 是这样做的，所以真正的问题是为什么 C 这样做呢？ Wikipedia 对此说了一点。
较新的编译语言（例如 Java、C#) 不使用 forward 声明；标识符是 从源代码自动识别 文件并直接从动态读取 库符号。这意味着标题 不需要文件。
【讨论】：
我认为头文件背后的真正（历史）原因是让编译器开发人员更容易......但是，头文件确实具有优势。
更多讨论请查看this previous post...
【讨论】：
您似乎在询问如何将定义与声明分开，尽管头文件还有其他用途。
答案是 C++ 并不“需要”这个。如果您将所有内容标记为内联（对于在类定义中定义的成员函数，这无论如何都是自动的），那么就不需要分离。您可以在头文件中定义所有内容。
您可能想要分开的原因是：
如果您更一般的问题是“为什么 C++ 与 Java 不同？”，那么我不得不问，“您为什么要编写 C++ 而不是 Java？” ;-p
不过，更严重的是，原因是 C++ 编译器不能像 javac 那样直接进入另一个翻译单元并弄清楚如何使用它的符号。需要头文件向编译器声明它在链接时可以使用的内容。
所以#include 是一个直接的文本替换。如果您在头文件中定义所有内容，预处理器最终会为项目中的每个源文件创建一个巨大的副本和粘贴，并将其输入编译器。 C++ 标准在 1998 年获得批准的事实与此无关，而是 C++ 的编译环境如此紧密地基于 C 的事实。
转换我的 cmets 以回答您的后续问题：
编译器如何找到包含代码的.cpp文件
它不会，至少在它编译使用头文件的代码时不会。您链接的函数甚至不需要编写，更不用说编译器知道它们将在哪个.cpp 文件中。调用代码在编译时需要知道的所有内容都在函数声明中表示.在链接时，您将提供.o 文件或静态或动态库的列表，并且有效的标题是对函数定义将在某处的承诺。
【讨论】：
嗯，你可以在没有头文件的情况下完美地开发 C++。事实上，一些大量使用模板的库不使用头文件/代码文件范例（参见 boost）。但是在 C/C++ 中你不能使用没有声明的东西。一种实用的方法 处理就是使用头文件。另外，您无需共享代码/实现即可获得共享界面的优势。而且我认为 C 的创建者没有想到它：当您使用共享头文件时，您必须使用著名的：
#ifndef MY_HEADER_SWEET_GUARDIAN
#define MY_HEADER_SWEET_GUARDIAN
// [...]
// my header
// [...]
#endif // MY_HEADER_SWEET_GUARDIAN
这并不是真正的语言特性，而是一种处理多重包含的实用方法。
所以，我认为在创建 C 时，前向声明的问题被低估了，现在当使用像 C++ 这样的高级语言时，我们必须处理这类事情。
我们可怜的 C++ 用户的另一个负担 ...
【讨论】：
就我（有限——我通常不是 C 开发人员）的理解而言，这植根于 C。请记住，C 不知道什么是类或命名空间，它只是一个很长的程序。此外，函数必须在使用前声明。
例如，以下应该给出编译器错误：
void SomeFunction() {
SomeOtherFunction();
}
void SomeOtherFunction() {
printf("What?");
}
错误应该是“未声明 SomeOtherFunction”，因为您在声明之前调用了它。解决此问题的一种方法是将 SomeOtherFunction 移到 SomeFunction 上方。另一种方法是先声明函数签名：
void SomeOtherFunction();
void SomeFunction() {
SomeOtherFunction();
}
void SomeOtherFunction() {
printf("What?");
}
这让编译器知道：查看代码中的某处，有一个名为 SomeOtherFunction 的函数，它返回 void 并且不带任何参数。因此，如果您遇到尝试调用 SomeOtherFunction 的代码，请不要惊慌，而是去寻找它。
现在，假设您在两个不同的 .c 文件中有 SomeFunction 和 SomeOtherFunction。然后你必须在 Some.c 中#include "SomeOther.c"。现在，向 SomeOther.c 添加一些“私有”函数。由于 C 不知道私有函数，因此该函数在 Some.c 中也可用。
这就是 .h 文件的用武之地：它们指定要从 .c 文件中“导出”的所有函数（和变量），这些函数可以在其他 .c 文件中访问。这样，您将获得类似公共/私人范围的东西。此外，您可以将此 .h 文件提供给其他人，而无需共享您的源代码 - .h 文件也适用于已编译的 .lib 文件。
因此，主要原因是为了方便，保护源代码以及在应用程序的各个部分之间进行一些解耦。
那是 C。 C++ 引入了类和私有/公共修饰符，因此尽管您仍然可以询问是否需要它们，但 C++ AFAIK 仍然需要在使用它们之前声明函数。此外，许多 C++ 开发人员现在或曾经也是 C 开发人员，并将他们的概念和习惯转移到 C++ - 为什么要更改未损坏的内容？
【讨论】：
如果您希望编译器自动找出其他文件中定义的符号，您需要强制程序员将这些文件放在预定义的位置（如 Java 包结构决定项目的文件夹结构）。我更喜欢头文件。此外，您需要使用您使用的库的来源或某种统一的方式将编译器所需的信息放入二进制文件中。
【讨论】：
C++ 旨在将现代编程语言功能添加到 C 基础架构中，而无需更改与 C 语言本身无关的任何内容。
是的，在这一点上（在第一个 C++ 标准出现 10 年后，在它的使用量开始大幅增长 20 年后）很容易问为什么它没有合适的模块系统。显然，今天设计的任何新语言都不会像 C++ 那样工作。但这不是 C++ 的重点。
C++ 的重点是进化的，是现有实践的平稳延续，只添加新功能而不会（过于频繁地）破坏对其用户社区足够有效的东西。
这意味着与其他语言相比，它使某些事情变得更难（尤其是对于开始一个新项目的人），而有些事情则更容易（尤其是对于那些维护现有代码的人）。
因此，与其期望 C++ 变成 C#（这将毫无意义，因为我们已经有了 C#），为什么不选择合适的工具来完成这项工作呢？我自己，我努力用现代语言编写大量新功能（我碰巧使用 C#），并且我有大量现有的 C++ 保留在 C++ 中，因为重写它没有真正的价值全部。无论如何，它们集成得非常好，因此基本上没有痛苦。
【讨论】：
对头文件的需求源于编译器对了解其他模块中函数和/或变量的类型信息的限制。编译后的程序或库不包含编译器绑定到其他编译单元中定义的任何对象所需的类型信息。
为了弥补这一限制，C 和 C++ 允许声明，并且这些声明可以包含在使用它们的模块中，在预处理器的 #include 指令的帮助下使用它们。
另一方面，Java 或 C# 等语言在编译器的输出（类文件或程序集）中包含绑定所需的信息。因此，不再需要维护要包含在模块客户端中的独立声明。
编译器输出中没有包含绑定信息的原因很简单：运行时不需要它（任何类型检查都发生在编译时）。只会浪费空间。请记住，C/C++ 来自可执行文件或库的大小确实很重要的时代。
【讨论】：
有些人认为头文件是一种优势：
最终，标头系统是 70 年代设计 C 时的产物。那时，计算机的内存非常少，将整个模块保存在内存中并不是一种选择。编译器必须从顶部开始读取文件，然后线性处理源代码。标头机制实现了这一点。编译器不必考虑其他翻译单元，只需从上到下读取代码即可。
为了向后兼容，C++ 保留了这个系统。
今天，这毫无意义。它效率低下、容易出错且过于复杂。如果那是目标的话，还有更好的方法来分离接口和实现。
然而，C++0x 的其中一项建议是添加一个适当的模块系统，允许将代码编译为类似于 .NET 或 Java 的更大模块，一次完成且无需标头。这个提议在 C++0x 中没有被淘汰，但我相信它仍然属于“我们愿意稍后再做”的类别。也许在 TR2 或类似版本中。
【讨论】：
嗯，C++ 是在 1998 年获得批准的，但它的使用时间比这要长得多，而且批准主要是确定当前的使用情况，而不是强加结构。由于 C++ 是基于 C 的，而 C 有头文件，C++ 也有头文件。
头文件主要是为了实现文件的单独编译，减少依赖关系。
假设我有 foo.cpp，我想使用 bar.h/bar.cpp 文件中的代码。
我可以在 foo.cpp 中#include "bar.h"，然后即使 bar.cpp 不存在，也可以对 foo.cpp 进行编程和编译。头文件向编译器承诺 bar.h 中的类/函数将在运行时存在，并且它已经包含它需要知道的所有内容。
当然，如果 bar.h 中的函数在我尝试链接我的程序时没有正文，那么它不会链接，我会得到一个错误。
副作用是您可以在不泄露源代码的情况下为用户提供头文件。
另外，如果你在 *.cpp 文件中改变你的代码的实现，但根本不改变头文件，你只需要编译 *.cpp 文件而不是所有使用它的东西。当然，如果你把大量的实现放到头文件中，那么这个就变得没那么有用了。
【讨论】：