Заголовочный  файл

Заголовочный  файл (иногда головной файл, англ. header file), или подключаемый файл — в языках программирования файл, механически «вставляемый» компилятором в исходный текст в том месте, где располагается некоторая директива ({$I file.inc} в Паскале, #include <file.h> в Си).

В языках программирования Си и C++, с их зачаточной модульностью, заголовочные файлы — основной способ подключить к программе типы данных, структуры, прототипы функций, перечислимые типы, и макросы, используемые в другом модуле. Имеет по умолчанию расширение .h; иногда для заголовочных файлов языка C++ используют расширение .hpp. Чтобы избежать повторного включения одного и того же кода, используются директивы #ifndef, #define, #endif. Заголовочный файл в общем случае может содержать любые конструкции языка программирования, но на практике исполняемый код (за исключением inline-функций в C++) в заголовочные файлы не помещают. Например, идентификаторы, 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 и в большинстве ассемблеров.

По сложившейся  традиции, в заголовочных файлах объявляют функции стандартной библиотеки Си и Си++.

В других языках (например, в 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 единицу трансляции, и поэтому заголовочный файл может содержать директивы препроцессора, незаконченные синтаксические конструкции.

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 Y откомпилированная функция X.

Если модуль правильно написан, с помощью условной компиляции можно отключить часть его функциональности. Например, в данном случае мы отказываемся от прикомпоновывания к программе огромной библиотеки STL:

// 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

// main.cpp

#define UNIT_STL_UNUSED

#include "unit.h"

int main()

{

  run();

  return 0;

}

В случае, если модуль распространяется уже откомпилированным, заголовочный файл будет одновременно документацией по пользованию модулем.

Если программист  исправил реализацию функции в c-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 #define, директивы компилятора, незаконченные синтаксические конструкции…

Недостатки

Заголовочные  файлы намного медленнее — чтобы откомпилировать 10 c-файлов, к каждому из которых подключён длинный h-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++ (константы, inline-функции, шаблоны, static-переменные) образуют тяжеловесные конструкции.

Если вдруг  программист изменил c-файл, забыв сделать то же с h-файлом, компоновщик выдаст расплывчатое сообщение об ошибке без номера строки. Особенно это заметно в C++, где одна и та же функция может иметь разный набор аргументов, и проверка на уровне компилятора не срабатывает. Если программист случайно оставит конструкцию в h-файле незаконченной, ошибка будет совсем в другом c- или h-файле.

В некоторых  языках (например, Java) вообще не требуется изменять код одновременно в двух местах.