多文件编程：变量、函数、类与命名空间的综合运用

### 多文件编程：变量、函数、类与命名空间的综合运用 #### 1. 变量声明与定义 在编程中，大多数声明同时也是定义，但对于简单变量，只有使用 `extern` 关键字（且无初始化）的声明才不是定义。例如： ```cpp int someVar; // 声明并定义 extern int someVar; // 仅声明 ``` 全局变量在一个程序中只能在一处定义。若在多个文件中定义同名全局变量，会导致错误。例如： ```cpp // file A int globalVar; // 在文件 A 中定义 // file B int globalVar; // 非法：在文件 B 中重复定义 ``` 不过，只要变量是不同函数或类的局部变量，就可以定义多个同名同类型的变量。 若要在一个文件中访问另一个文件的全局变量，需在使用该变量的文件中进行声明。例如： ```cpp // file A int globalVar; // 定义 // file B globalVar = 3; // 非法，此处 globalVar 未定义 ``` 上述代码会使编译器报错，提示 `globalVar` 是未定义的标识符。正确的做法是使用 `extern` 关键字进行声明： ```cpp // file A int globalVar; // 定义 // file B extern int globalVar; // 声明 globalVar = 3; // 现在可以正常使用 ``` `extern` 关键字表明这只是一个声明，而非定义。编译器在处理时，会由链接器将一个文件中对变量的引用与另一个文件中的定义关联起来。 需要注意的是，不能在 `extern` 声明中初始化变量。例如： ```cpp extern int globalVar = 27; // 编译器会将其视为定义，忽略 extern 关键字 ``` 若变量已在其他文件中定义，链接器会报错“已定义”。 若想在不同文件中使用同名全局变量，可使用 `static` 关键字。例如： ```cpp // file A static int globalVar; // 定义，仅在文件 A 中可见 // file B static int globalVar; // 定义，仅在文件 B 中可见 ``` 这样，两个文件中的 `globalVar` 互不冲突。静态变量具有内部链接性，而非静态全局变量具有外部链接性。 另外，`const` 变量默认在其他文件中不可见，类似静态变量。但可使用 `extern` 关键字使其在其他文件中可见。例如： ```cpp // file A extern const int conVar2 = 99; // 定义 // file B extern const int conVar2; // 声明 ``` 编译器通过变量的初始化位置来区分 `const` 变量的定义和声明。 下面用表格总结变量的相关特性： | 变量类型 | 定义位置 | 可见范围 | 链接性 | 初始化情况 | | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | | 非静态全局变量 | 一个文件 | 多个文件（需声明） | 外部 | 可初始化 | | 静态全局变量 | 单个文件 | 所在文件 | 内部 | 可初始化 | | extern 声明的变量 | 其他文件 | 声明所在文件 | 外部 | 不可在声明时初始化 | | const 变量（默认） | 单个文件 | 所在文件 | 内部 | 必须初始化 | | extern const 变量 | 一个文件 | 多个文件（需声明） | 外部 | 必须在定义时初始化 | #### 2. 函数的跨文件使用 函数声明指定函数名、返回类型和参数类型，而函数定义包含函数体。编译器在生成函数调用时，只需知道函数名、返回类型和参数类型，因此在一个文件中定义函数，在另一个文件中调用该函数很简单，无需额外关键字（如 `extern`），只需在调用前声明函数即可。例如： ```cpp // file A int add(int a, int b) // 函数定义 { return a+b; } // 包含函数体 // file B int add(int, int); // 函数声明（无函数体） ... int answer = add(3, 2); // 调用函数 ``` 编译器可通过有无函数体区分函数的声明和定义，所以函数声明无需使用 `extern` 关键字。而且，可多次声明函数（但声明内容不能冲突）。例如： ```cpp // file A int add(int, int); // 声明 int add(int, int); // 再次声明，没问题 ``` 与变量类似，可使用 `static` 关键字使函数对其他文件不可见。例如： ```cpp // file A static int add(int a, int b) // 函数定义 { return a+b; } // file B static int add(int a, int b) // 不同的函数 { return a+b; } ``` 这样，两个文件中定义的 `add` 函数互不干扰。 #### 3. 类的跨文件使用 类的定义与简单变量不同，类的定义不会分配内存，只是告知编译器类的成员构成。类定义包含其所有成员的声明或定义。例如： ```cpp class someClass // 类定义 { private: int memVar; // 成员数据定义 public: int memFunc(int, int); // 成员函数声明 }; ``` 成员必须声明，但不一定在类定义中定义，成员函数定义通常放在类外部，使用作用域解析运算符标识。类声明只是表明某个名称是一个类，不包含类成员的信息。例如： ```cpp cla ```