【C++言語】ヘッダとインクルードの基本

ヘッダファイルとは

ヘッダファイルとは、C++プログラムにおいて関数やクラスの宣言を記述するためのファイルです。通常、拡張子は「.h」や「.hpp」が使用されます。ヘッダファイルは、複数のソースファイルで共通して使用される関数やクラスを定義するために用いられます。

例えば、以下は関数の宣言が記述されたヘッダファイルの例です。

#ifndef MY_FUNCTIONS_H
#define MY_FUNCTIONS_H

void greet(const std::string& name);

#endif // MY_FUNCTIONS_H

このヘッダファイルは、他のソースファイルで使用される関数「greet」を宣言しています。実際の関数の定義は、別のソースファイル（例：my_functions.cpp）に記述されます。

C++では、ヘッダファイルをソースファイルに組み込むために「インクルードディレクティブ」を使用します。インクルードディレクティブは、次のように記述します。

#include "header_file.h"   // ユーザー定義のヘッダファイル
#include           // 標準ライブラリのヘッダファイル

「#include」の後に指定するのは、インクルードするファイル名です。ユーザー定義のヘッダファイルの場合、ファイル名は二重引用符（”）で囲みます。標準ライブラリのヘッダファイルの場合は、山括弧（< >）で囲むのが一般的です。

インクルードガードは、ヘッダファイルが複数回インクルードされるのを防ぐための機能です。これを使わないと、同じ関数やクラスの宣言が複数回行われ、コンパイルエラーが発生します。

インクルードガードを使用するためには、次のようにヘッダファイルに条件付きコンパイルを挿入します。

#ifndef HEADER_FILE_NAME_H
#define HEADER_FILE_NAME_H

// ヘッダファイルの内容

#endif // HEADER_FILE_NAME_H

このコードでは、最初に「#ifndef」を使ってヘッダファイルが既にインクルードされているかをチェックし、インクルードされていなければ定義を行い、最後に「#endif」で閉じます。

標準ライブラリのヘッダファイルをインクルードすることで、C++標準の機能を利用することができます。以下にいくつかの例を示します。

#include    // 入出力機能
#include       // 動的配列
#include       // 文字列操作

これらのヘッダファイルをインクルードすることで、それぞれの機能が利用できるようになります。

ユーザー定義のヘッダファイルは、プログラム内で共通の処理をまとめる際に便利です。例えば、クラスや関数を他のソースファイルで利用できるようにするために使います。

以下に、ユーザー定義のクラスをヘッダファイルに記述し、別のソースファイルでインクルードする例を示します。

// MyClass.h
#ifndef MYCLASS_H
#define MYCLASS_H

class MyClass {
public:
    void sayHello();
};

#endif // MYCLASS_H


// main.cpp
#include "MyClass.h"

int main() {
    MyClass obj;
    obj.sayHello();
    return 0;
}

この例では、クラス「MyClass」の宣言が「MyClass.h」に記述され、main.cppでインクルードされています。実際の定義は別のソースファイル（例えば「MyClass.cpp」）に記述します。

ヘッダファイルを使ってプログラムの依存関係を適切に管理することは、コードの再利用性や可読性を向上させます。適切にインクルードディレクティブを使い、ヘッダファイルが重複してインクルードされないようにインクルードガードを使うことで、依存関係を効率よく管理できます。

また、ヘッダファイルの依存関係が複雑になることを避けるため、可能な限りヘッダファイルの中身をシンプルに保ち、ソースファイルで必要な部分だけをインクルードすることが推奨されます。