EducationBot: Новая страница: «{{Русская Википедия/Панель перехода}} В программировании '''заголовочный файл''' ({{lang-en|header file}}) или '''подключаемый файл''' — файл, содержимое которого автоматически добавляется препроцессором в исходный текст в том месте, где располагается некоторая...»

2023-08-17T14:22:10Z

Новая страница: «{{Русская Википедия/Панель перехода}} В программировании '''заголовочный файл''' ({{lang-en|header file}}) или '''подключаемый файл''' — файл, содержимое которого автоматически добавляется препроцессором в исходный текст в том месте, где располагается некоторая...»

Новая страница

{{Русская Википедия/Панель перехода}}
В программировании '''заголовочный файл''' ({{lang-en|header file}}) или '''подключаемый файл''' — файл, содержимое которого автоматически добавляется [[препроцессор]]ом в [[исходный текст]] в том месте, где располагается некоторая [[Директива (программирование)|директива]] (<code>{$I file.inc}</code> в [[Паскаль (язык программирования)|Паскале]], <code>#include <file.h></code> в Си).

В языках программирования [[Си (язык программирования)|Си]] и [[C++]] заголовочные файлы — основной способ подключить к программе [[Тип данных|типы данных]], структуры, [[Прототип функции|прототипы функций]], [[Перечисляемый тип|перечисляемые типы]] и [[макрос]]ы, используемые в другом модуле. [[По умолчанию]] используется [[Расширение имени файла|расширение]] ''.h''; иногда для заголовочных файлов языка [[C++]] используют расширение ''.hpp''.

Чтобы избежать повторного включения одного и того же кода, используются директивы <code>#ifndef, #define, #endif</code>.

Заголовочный файл в общем случае может содержать любые конструкции [[Язык программирования|языка программирования]], но на практике исполняемый код (за исключением [[C++#Необъектно-ориентированные возможности|inline-функций]] в [[C++]]) в заголовочные файлы не помещают. Например, [[идентификатор]]ы, которые должны быть объявлены более чем в одном файле, удобно описать в заголовочном файле, а затем его подключать по мере надобности. Подобным же образом работает [[Модульность (программирование)|модульность]] и в большинстве [[ассемблер]]ов.

По сложившейся традиции, в заголовочных файлах объявляют функции [[стандартная библиотека|стандартной библиотеки]] [[Стандартная библиотека языка Си|Си]] и [[Стандартная библиотека C++|Си++]].

В других языках (например, в [[Паскаль (язык программирования)|Паскале]]) применяется развитая система модулей. Но и в них заголовочные файлы имеют определённую ценность. Дело в том, что два файла (основной и заголовочный) сливаются в одну [[единица трансляции|единицу трансляции]], и поэтому заголовочный файл может содержать [[Директива препроцессора|директивы препроцессора]], незаконченные синтаксические конструкции.

== Назначение ==

В современных языках программирования программы составляются из [[модульное программирование|модулей]], компилируемых по отдельности. В связи с этим возникает вопрос: как указать, что [[подпрограмма]] или [[переменная (программирование)|переменная]] <code>X</code> определена в модуле <code>Y</code>? Для этого существует несколько решений, в [[Си (язык программирования)|Си]] применено такое.

В одной из [[единица компиляции|единиц компиляции]] (то есть <code>с</code>-файле) описывается функция, например:
<source lang="c">
int add(int a, int b)
{
return a + b;
}
</source>
Чтобы на неё можно было ссылаться из других единиц компиляции, требуется объявить её при помощи [[прототип функции|прототипа функции]], то есть:
<source lang="c">
int add(int, int);

int triple(int x)
{
return add(x, add(x, x));
}
</source>

Тем не менее, такое объявление требует, чтобы программист обеспечил объявление функции для <code>add</code> в двух местах — в файле, содержащем её реализацию, и в файле, в котором она используется. В случае изменения определения функции программист должен не забыть обновить все прототипы, использованные в программе.

Заголовочный файл является одним из решений этой проблемы. В заголовочном файле [[Модуль (программирование)|модуля]] объявляется каждая [[Функция (программирование)|функция]], [[Объект (программирование)|объект]] и [[тип данных]], являющиеся частью ''интерфейса вызова'' модуля — например, в этом случае заголовочный файл может содержать только объявление функции <code>add</code>. Каждый исходный файл, ссылающийся на функцию <code>add</code>, должен использовать директиву <code>#include</code> для подключения заголовочного файла:

<source lang="c">
/* File triple.c */
#include "add.h"

int triple(int x)
{
return add(x, add(x, x));
}
</source>

Списки инициализированных констант в заголовочном файле выбираются [[препроцессор]]ом для замены их значением этих констант во включаемом файле. Включаемые функции заголовочного файла обрамляются [[include guard|директивами макрозащиты]] препроцессора для избежания их дублирования во включающем файле (возникновение такой ситуации возможно при классовом или файловом [[Наследование (программирование)|наследовании]]):

<source lang="c">
/* File add.h */
#ifndef ADD_H
#define ADD_H

int add(int, int);

#endif /* ADD_H */
</source>

Кроме конструкции <code>#ifndef - #endif</code> иногда применяется нестандартная <code>[[Pragma_once|#pragma once]]</code>:

<source lang="c">
/* File add.h */
#pragma once

int add(int, int);
</source>

Заголовочные файлы облегчают поддержку — при изменении определения должно быть обновлено лишь одно [[Объявление (информатика)|объявление]] (то, которое находится в заголовочном файле). К исходному файлу также можно подключать заголовочный файл, содержащий определения, используемые в исходниках. Это позволяет компилятору сверять, совпадает ли объявление в <code>h</code>-файле с определением в <code>c</code>-файле:

<source lang="c">
/* File add.c */
#include "add.h"

int add(int a, int b)
{
return a + b;
}
</source>

Обычно заголовочные файлы применяются только для более чёткого определения [[интерфейс]]а и обычно содержат комментарии, поясняющие способы использования [[Компонентно-ориентированное программирование|компонентов]], объявленных в файле. В приведённом примере использованные подпрограммы выделены в отдельные исходные файлы, которые должны компилироваться отдельно (исключением в языках [[Си (язык программирования)|C]] и [[C++]] являются [[встраиваемая функция|встраиваемые функции]], которые зачастую включаются в заголовочный файл из-за того, что в большинстве случаев использования не получается правильно раскрыть встраиваемую функцию без обращений к их определению во время [[Компиляция во время выполнения|компиляции]]).

== Сравнение с прямым получением заголовков из откомпилированного модуля ==

Альтернатива заголовочным файлам — получение информации об объявленных типах, функциях и т. д. напрямую из откомпилированного модуля. Так поступают языки [[Паскаль (язык программирования)|Паскаль]], [[Java]] и другие.

=== Преимущества ===

Преимущество заголовочных файлов в первую очередь в упрощении компилятора: без заголовочных файлов [[компилятор]] и [[компоновщик]] делают одну и ту же работу, проверяя, есть ли в модуле <code>Y</code> откомпилированная функция <code>X</code>.

Если модуль правильно написан, с помощью [[условная компиляция|условной компиляции]] можно отключить часть его функциональности. Например, в данном случае мы отказываемся от прикомпоновывания к программе огромной библиотеки [[стандартная библиотека шаблонов|STL]]:
<source lang="cpp">
// unit.h
#ifndef __UNIT_H__
#define __UNIT_H__

#ifndef UNIT_STL_UNUSED
#include <iostream>
void dump(std::ostream& os);
void dump() { dump(std::cout); }
#endif

void run();

#endif
</source>

<source lang="cpp">
// main.cpp

#define UNIT_STL_UNUSED
#include "unit.h"

int main()
{
run();
return 0;
}
</source>

В случае, если модуль распространяется уже откомпилированным (библиотека), заголовочный файл будет одновременно [[Документация на программное обеспечение|документацией]] по пользованию модулем.

Если программист исправил реализацию функции в <code>c</code>-файле, не тронув заголовка, это не вызовет каскадной перекомпиляции всех модулей, которые используют данный заголовок.

Заголовочный файл позволяет задать то, что невозможно задать с помощью модулей — подстановки с помощью <code>#define</code>, [[директивы компилятора]], незаконченные синтаксические конструкции…

Упрощается взаимодействие между модулями, написанными на разных языках. Компилятору и компоновщику вообще безразлично, написан вызываемый модуль на том же языке или на другом. К тому же разные языки могут скомпилировать свои модули в одинаковые объектные файлы — в таком случае получается один компоновщик на несколько языков. Точно так же просто сделать библиотеку, которая по выбору пользователя включается в проект в виде CPP-файлов, хранится заранее откомпилированной и прикомпоновывается статически, или прикомпоновывается как [[DLL]].

=== Недостатки ===
Заголовочные файлы намного медленнее — чтобы откомпилировать 10 <code>c</code>-файлов, к каждому из которых подключён длинный <code>h</code>-файл, компилятору придётся пройти по заголовку 10 раз. Чтобы справиться с этой проблемой, во многих компиляторах используют [[предварительно откомпилированные заголовки]].

Заголовочные файлы вместе с некоторыми объектами языка C++ ([[константа (программирование)|константы]], <code>[[встраиваемая функция|inline]]</code>-функции, [[шаблоны C++|шаблоны]], <code>static</code>-переменные) образуют тяжеловесные конструкции.

Программист должен синхронно менять заголовки функций в двух местах. Если вдруг он изменил <code>c</code>-файл, забыв сделать то же с <code>h</code>-файлом, компоновщик выдаст расплывчатое сообщение об ошибке без номера строки. Особенно это заметно в [[C++]], где одна и та же функция [[перегрузка функций|может иметь разный набор аргументов]], и проверка на уровне компилятора не срабатывает. Если программист случайно оставит конструкцию в <code>h</code>-файле незаконченной, ошибка будет совсем в другом <code>c</code>- или <code>h</code>-файле.

Проектам из языков семейства Си свойственны сложные схемы сборки проекта. Ведь (как минимум в стандартном C++) надо включить в проект библиотеку — либо в виде CPP-файлов, либо в откомпилированном виде. Даже если (например, в Visual C++) для этого есть директивы препроцессора, библиотеку всё равно придётся собрать.

== См. также ==
* [[Стандартная библиотека языка Си]] — описывает стандартные заголовочные файлы языка Си
* [[Стандартная библиотека языка C++]] — описывает стандартные заголовочные файлы языка Си++

== Ссылки ==
* http://www.citforum.ru/programming/cpp/gl4.shtml {{Wayback|url=http://www.citforum.ru/programming/cpp/gl4.shtml |date=20070611154725 }}

== Литература ==
* {{книга
|автор = Подбельский В. В.
|часть = Глава 8. Препроцессорные средства
|заглавие = Язык Си++
|оригинал =
|ссылка =
|ответственный = рец. Дадаев Ю. Г.
|издание = 4
|место = М.
|издательство = [[АСТ (издательство)|Финансы и статистика]]
|год = 2003
|том =
|страницы = 263-280
|страниц = 560
|серия =
|isbn = 5-279-02204-7, УДК 004.438Си(075.8) ББК 32.973.26-018 1я173
|тираж =
}}

{{Язык программирования Си}}

[[Категория:Язык программирования Си]]
[[Категория:Статьи с примерами кода Си]]
[[Категория:C++]]
{{Навигационная таблица/Портал/Русская Википедия}}
[[Категория:Русская Википедия]]
[[Категория:Википедия]]
[[Категория:Статья из Википедии]]
[[Категория:Статья из Русской Википедии]]

Русская Википедия:Заголовочный файл - История изменений