面试题：C++ 中 #if!defined 宏定义在模块化编程中的应用

Question

假设你正在开发一个模块化的 C++ 项目，有多个源文件。为了避免头文件的重复包含，通常会使用 #if!defined 这种宏定义方式。请举例说明如何在一个简单的模块化项目（例如包含一个 main.cpp 和一个 module.h 及 module.cpp）中运用 #if!defined 宏定义来确保 module.h 只被包含一次，并解释这样做的原理。

Answer 1

1. 在 module.h 中运用 #if!defined：

// module.h
#ifndef MODULE_H // 如果没有定义 MODULE_H
#define MODULE_H

// 这里写模块的声明，例如函数声明、结构体定义等
void moduleFunction();

#endif // MODULE_H

2. main.cpp 和 module.cpp 中包含 module.h：

// main.cpp
#include "module.h"
int main() {
    moduleFunction();
    return 0;
}

// module.cpp
#include "module.h"
#include <iostream>
void moduleFunction() {
    std::cout << "This is a function from module." << std::endl;
}

3. 原理解释：
   • #ifndef 是 “if not defined” 的缩写，意思是如果某个宏没有被定义。在上述例子中，#ifndef MODULE_H 检查是否定义了 MODULE_H 这个宏。
   • 如果没有定义 MODULE_H，就执行 #define MODULE_H，定义这个宏，同时会执行 #ifndef 和 #endif 之间的代码，也就是模块的声明部分。
   • 如果再次包含 module.h，由于 MODULE_H 已经被定义，#ifndef MODULE_H 条件不成立，#ifndef 和 #endif 之间的代码就不会再次执行，从而避免了头文件内容的重复包含。这样可以防止重复定义函数、结构体等内容，避免编译错误。