2.8 — 包含多个代码文件的程序

向项目中添加文件

随着程序变得越来越大，通常会为了组织或重用目的将其拆分为多个文件。使用 IDE 的一个优点是它们使处理多个文件变得更加容易。您已经知道如何创建和编译单文件项目。向现有项目添加新文件非常容易。

对于 Visual Studio 用户

在 Visual Studio 中，右键单击解决方案资源管理器窗口中的“源文件”文件夹（或项目名称），然后选择“添加 > 新建项…”。

确保选择了“C++ 文件 (.cpp)”。给新文件命名，它将被添加到您的项目中。

注意：您的 Visual Studio 可能会选择显示紧凑视图而不是上面显示完整视图。您可以使用紧凑视图，或者单击“显示所有模板”以获取完整视图。

注意：如果您从“文件”菜单而不是从解决方案资源管理器中的项目创建新文件，则新文件将不会自动添加到您的项目中。您必须手动将其添加到项目中。为此，右键单击“解决方案资源管理器”中的“源文件”，选择“添加 > 现有项”，然后选择您的文件。

现在当您编译程序时，您应该会看到编译器在编译时列出文件的名称。

对于 Code::Blocks 用户

在 Code::Blocks 中，转到“文件”菜单并选择“新建 > 文件…”。

在“从模板新建”对话框中，选择“C/C++ source”并单击“Go”。

此时您可能会或可能不会看到一个“欢迎使用 C/C++ 源文件向导”对话框。如果看到了，请单击“下一步”。

在向导的下一页，选择“C++”并单击“下一步”。

现在为新文件命名（不要忘记 .cpp 扩展名），然后单击“全部”按钮以确保选择了所有构建目标。最后，选择“完成”。

现在当您编译程序时，您应该会看到编译器在编译时列出文件的名称。

多文件示例

在 2.7 -- 前向声明与定义 课程中，我们看了一个无法编译的单文件程序

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "The sum of 3 and 4 is: " << add(3, 4) << '\n';
    return 0;
}

int add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

当编译器在 `main` 的第 5 行到达对 `add` 的函数调用时，它不知道 `add` 是什么，因为我们直到第 9 行才定义 `add`！我们的解决方案是重新排序函数（将 `add` 放在前面）或为 `add` 使用前向声明。

现在让我们看一个类似的多文件程序

add.cpp

int add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

main.cpp

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "The sum of 3 and 4 is: " << add(3, 4) << '\n'; // compile error
    return 0;
}

您的编译器可能会首先编译 `add.cpp` 或 `main.cpp`。无论哪种方式，`main.cpp` 都将无法编译，并给出与上一个示例相同的编译器错误

main.cpp(5) : error C3861: 'add': identifier not found

原因也完全相同：当编译器到达 `main.cpp` 的第 5 行时，它不知道标识符 `add` 是什么。

请记住，编译器会单独编译每个文件。它不知道其他代码文件的内容，也不会记住它从先前编译的代码文件中看到的任何内容。因此，即使编译器可能以前见过函数 `add` 的定义（如果它首先编译了 `add.cpp`），它也不会记住。

这种有限的可见性和短期记忆是故意的，原因有几个

1. 它允许项目的源文件以任何顺序编译。
2. 当我们更改源文件时，只需要重新编译该源文件。
3. 它减少了不同文件中标识符之间命名冲突的可能性。

我们将在下一课中探讨名称冲突时会发生什么（2.9 -- 命名冲突与命名空间简介）。

我们这里的解决方案选项与之前相同：将函数 `add` 的定义放在函数 `main` 之前，或者使用前向声明来满足编译器。在这种情况下，因为函数 `add` 在另一个文件中，所以重新排序选项是不可能的。

这里的解决方案是使用前向声明

main.cpp（带前向声明）

#include <iostream>

int add(int x, int y); // needed so main.cpp knows that add() is a function defined elsewhere

int main()
{
    std::cout << "The sum of 3 and 4 is: " << add(3, 4) << '\n';
    return 0;
}

add.cpp（保持不变）

int add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

现在，当编译器编译 `main.cpp` 时，它会知道标识符 `add` 是什么并感到满意。链接器会将 `main.cpp` 中对 `add` 的函数调用连接到 `add.cpp` 中函数 `add` 的定义。

使用这种方法，我们可以让文件访问存在于另一个文件中的函数。

尝试自己编译 `add.cpp` 和带有前向声明的 `main.cpp`。如果出现链接器错误，请确保您已正确将 `add.cpp` 添加到您的项目或编译行中。

出错了！

第一次尝试使用多个文件时，可能会出现很多问题。如果您尝试了上面的示例并遇到错误，请检查以下内容

1. 如果您收到关于 `main` 中未定义 `add` 的编译器错误，您可能忘记了在 `main.cpp` 中为函数 `add` 进行前向声明。
2. 如果您收到关于 `add` 未定义的链接器错误，例如

unresolved external symbol "int __cdecl add(int,int)" (?add@@YAHHH@Z) referenced in function _main

2a. ……最可能的原因是 `add.cpp` 未正确添加到您的项目中。当您编译时，您应该看到编译器列出 `main.cpp` 和 `add.cpp`。如果您只看到 `main.cpp`，那么 `add.cpp` 肯定没有被编译。如果您使用的是 Visual Studio 或 Code::Blocks，您应该在 IDE 左侧或右侧的解决方案资源管理器/项目窗格中看到 `add.cpp`。如果没有，右键单击您的项目，添加文件，然后再次尝试编译。如果您在命令行上编译，不要忘记在编译命令中同时包含 `main.cpp` 和 `add.cpp`。

2b. ……您可能将 `add.cpp` 添加到了错误的项目中。

2c. ……文件可能设置为不编译或不链接。检查文件属性，确保文件配置为编译/链接。在 Code::Blocks 中，编译和链接是应该勾选的单独复选框。在 Visual Studio 中，有一个“从构建中排除”选项，应设置为“否”或留空。确保单独检查每个构建配置（例如调试和发布）。

3. 不要从 `main.cpp` 中 `#include "add.cpp"`。虽然在这种情况下这样做可以编译，但 `#include` .cpp 文件会增加命名冲突和其他意外后果的风险（特别是当程序变得更大更复杂时）。我们将在 2.10 -- 预处理器简介 课程中进一步讨论 `#include`。

总结

C++ 的设计使得每个源文件都可以独立编译，而无需了解其他文件中的内容。因此，文件实际编译的顺序无关紧要。

一旦我们进入面向对象编程，我们将大量使用多个文件，所以现在是确保您了解如何添加和编译多个文件项目的好时机。

提醒：每当您创建新的代码 (.cpp) 文件时，您都需要将其添加到您的项目中，以便它被编译。

小测验时间

#include <iostream>

int getInteger()
{
	std::cout << "Enter an integer: ";
	int x{};
	std::cin >> x;
	return x;
}

int main()
{
	int x{ getInteger() };
	int y{ getInteger() };

	std::cout << x << " + " << y << " is " << x + y << '\n';
	return 0;
}

#include <iostream> // we need iostream since we use it in this file

int getInteger()
{
	std::cout << "Enter an integer: ";
	int x{};
	std::cin >> x;
	return x;
}

#include <iostream> // we need iostream here too since we use it in this file as well

int getInteger(); // forward declaration for function getInteger

int main()
{
	int x{ getInteger() };
	int y{ getInteger() };

	std::cout << x << " + " << y << " is " << x + y << '\n';
	return 0;
}