2.9.2  预处理器的简单介绍

既然已经知道了什么应该放在头文件中，那么我们下一个问题就是真正地编写头文件。我们知道要使用头文件，必须在源文件中#include该头文件。为了编写头文件，我们需要进一步理解#include指示是怎样工作的。#include设施是C++(www.cppentry.com)预处理器（preprocessor）的一部分。预处理器处理程序的源代码，在编译器之前运行。C++(www.cppentry.com)继承了C的非常精细的预处理器。现在的C++(www.cppentry.com)程序以高度受限的方式使用预处理器。

#include指示只接受一个参数：头文件名。预处理器用指定的头文件的内容替代每个#include。我们自己的头文件存储在文件中。系统的头文件可能用特定于编译器的更高效的格式保存。无论头文件以何种格式保存，一般都含有支持分离编译所需的类定义及变量和函数的声明。

1. 头文件经常需要其他头文件

头文件经常#include其他头文件。头文件定义的实体经常使用其他头文件的设施。例如，定义Sales_item类的头文件必须包含string库。Sales_item类含有一个string类型的数据成员，因此必须可以访问string头文件。

包含其他头文件是如此司空见惯，甚至一个头文件被多次包含进同一源文件也不稀奇。例如，使用Sales_item头文件的程序也可能使用string库。该程序不会（也不应该）知道Sales_item头文件使用了string库。在这种情况下，string头文件被包含了两次：一次是通过程序本身直接包含，另一次是通过包含Sales_item头文件而间接包含。

因此，设计头文件使其可以多次包含在同一源文件中，这一点很重要。我们必须保证多次包含同一头文件不会引起该头文件定义的类和对象被多次定义。使得头文件安全的通用做法，是使用预处理器定义头文件哨兵（header guard）。头文件哨兵用于避免在已经见到头文件的情况下重新处理该头文件的内容。

2. 避免多重包含

在编写头文件之前，我们需要引入一些额外的预处理器设施。预处理器允许我们自定义变量。

预处理器变量的名字必须在程序中唯一。任何与预处理器变量相匹配的名字的使用都关联到该预处理器变量。

为了避免名字冲突，预处理器变量经常用全大写字母表示。

预处理器变量有两种状态：已定义或未定义。定义预处理器变量和检测其状态用到不同的预处理器指示。#define指示接受一个名字并定义该名字为预处理器变量。#ifndef指示检测指定的预处理器变量是否未定义。如果预处理器变量未定义，那么跟在其后的所有指令都被处理，直到出现#endif。

可以使用这些设施来预防多次包含同一头文件：

#ifndef SALESITEM_H

#define SALESITEM_H

// Definition of Sales_item class and related functions goes here

#endif

条件指令

#ifndef SALESITEM_H

测试SALESITEM_H预处理器变量是否未定义。如果SALESITEM_H未定义，那么#ifndef测试成功，跟在#ifndef后面的所有行都被执行，直到发现#endif。相反，如果SALESITEM_H已定义，那么#ifndef指示测试为假，该指示和#endif指示间的代码都被忽略。

为了保证头文件在给定的源文件中只处理过一次，我们首先检测#ifndef。第一次处理头文件时，测试会成功，因为SALESITEM_H还未定义。下一条语句定义了SALESITEM_H。那样的话，如果我们编译的文件恰好又一次包含了该头文件。#ifndef指示会发现SALESITEM_H已经定义，并且忽略该头文件的剩余部分。

头文件应该含有哨兵，即使这些头文件不会被其他头文件包含。编写头文件哨兵并不困难，而且如果头文件被包含多次，它可以避免难以理解的编译错误。

当没有两个头文件定义和使用同名的预处理器常量时，这个策略相当有效。我们可以为定义在头文件里的实体（如类）命名预处理器变量来避免预处理器变量重名的问题。一个程序只能含有一个名为Sales_item的类。通过使用类名来组成头文件和预处理器变量的名字，可以使得很可能只有一个文件将会使用该预处理器变量。

3. 使用自定义的头文件

#include指示接受以下两种形式：

#include <standard_header>

#include "my_file.h"

如果头文件名括在尖括号（< >）里，那么认为该头文件是标准头文件。编译器将会在预定义的位置集查找该头文件，这些预定义的位置可以通过设置查找路径环境变量或者通过命令行选项来修改。使用的查找方法因编译器的不同而差别迥异。建议你咨询同事或者查阅编译器用户指南来获得更多的信息。如果头文件名括在一对引号里，那么认为它是非系统头文件，非系统头文件的查找通常开始于源文件所在的路径。