面试题：C++ 中类声明与实现分离时头文件的作用

Question

在 C++ 中，将类声明与实现分离是一种常见的做法。请阐述在这种分离方式下，头文件主要起到哪些作用，并且说明头文件中通常会包含哪些内容。

Answer 1

头文件的作用

1. 提供接口声明：头文件包含类、函数、变量等的声明，为其他源文件提供了使用这些实体的接口。其他源文件只需包含对应的头文件，就可以知晓如何调用类的成员函数、使用全局变量等，而无需了解具体的实现细节。
2. 实现代码复用：多个源文件可以包含同一个头文件，从而共享其中声明的内容，避免在每个源文件中重复编写相同的声明代码。
3. 提高编译效率：当项目规模较大时，如果将所有声明和定义都放在一个源文件中，每次修改一个函数或类的定义，都需要重新编译整个源文件。而将声明放在头文件中，源文件只包含实现代码，当声明不变时，修改实现代码只需重新编译对应的源文件，提高了编译速度。

头文件通常包含的内容

1. 类的声明：定义类的成员变量和成员函数原型，例如：

class MyClass {
public:
    MyClass();
    ~MyClass();
    void doSomething();
private:
    int data;
};

2. 函数声明：全局函数或类的成员函数的声明，如：

int addNumbers(int a, int b);

3. 常量定义：用 const 关键字定义的常量，例如：

const int MAX_VALUE = 100;

4. 类型定义：使用 typedef 或 using 进行类型别名定义，方便代码编写和维护，如：

typedef int MyInt;
using namespace std;
using String = std::string;

5. 宏定义：虽然不推荐过度使用宏，但某些情况下仍会用到，如：

#define PI 3.1415926

6. 模板声明：如果项目中使用模板，模板类或模板函数的声明通常也放在头文件中，因为模板的实例化需要在使用时看到模板的定义。例如：

template <typename T>
T add(T a, T b) {
    return a + b;
}