成為C++高手之標頭檔案與條件編譯

阿新 • • 發佈：2019-01-26

但現在看起來真不爽，main.c依賴的檔案不能在工程中管理，要修改那些檔案的話麻煩大了。如何既能分成多個檔案又能在工程中看到呢?可以，使用標頭檔案（h檔案）。

標頭檔案中只放那些不產生記憶體佔用的程式碼，比如定義結構（定義結構不會產生記憶體分配，只有用結構定義變數時才產生記憶體分配）、定義列舉，定義巨集，宣告變數，宣告函式等。而且大都是一個c檔案對應一個h檔案。下面增加poker.h和player.h（注意main.c是不需要有h檔案的，因為我們應該保證main.c只依賴別的檔案，而不能被別的檔案依賴），下面我們就把c檔案中的結構、巨集、列舉的定義移到對應的h檔案中，然後再將變數和函式在h檔案中增加宣告，於是poker.h和player.h是這樣的：

poker.h:

//一副牌的數量
#define CARD_COUNT 54
//定義撲克的花色
enum Suit{
    heart,
    spade,
    diamond,
    club,
    joker1,
    joker2
};
//定義撲克
typedef struct Card{
    int value;//牌的點數從1開始
    enum Suit suit;//花色
}Card;
//定義比較函式的型別
typedef int (*COMPARE)(Card* ,Card*);
extern Card pokers[CARD_COUNT];
void initOnePack();
char 
* getCardName(const Card*);
Card** shuffle(const Card*);
void sort(Card**,int,COMPARE);
int compare1(Card* ,Card*);
int compare2(Card* ,Card*);

player.h:

//定義玩家
typedef struct Player{
    char name[64];//玩家的名字
    Card ** cards;//玩家分到的牌。每項是一個指標，指向原始一副牌陣列中的一項，這樣可以節省空間
    int cardsCount;//玩家分到的牌的數量
}Player;
void 
 dispatchCards(Player** ,int ,const Card** );

main.c中不再include poker.c和player.c，而是改為include 標頭檔案。但是player.c和poker.c中也應該include各自的標頭檔案，因為它們用到的結構、列舉等移到標頭檔案中了（注意編譯器不會自動將同名的h檔案和c檔案關聯）。

其實還不夠，player.h中用到了Card結構的定義，於是player.h依賴poker.h，所以應在player.h中include poker.h。然而不幸的是，現在又出現了一大堆錯誤，都是一些重定義或標誌符衝突之類的錯誤。如何解決這些錯誤呢? 需使用條件編譯指令！

我們看到過很多以#開頭的令，比如#include、#define等。這些叫做編譯指令。這些不產生實際的CPU指令，也就是說它們不是程式碼，但是編譯器跟據它們處理程式碼的生成。這些編譯指令還可以使用條件語句來控制編譯器的動作，下面我們就為player.h增加條件編譯指令來解決重定義錯誤。player.h變成了這樣：

#ifndef PLAYER_H
#define PLAYER_H
#include "poker.h"
//定義玩家
typedef struct Player{
    char name[64];//玩家的名字
    Card ** cards;//玩家分到的牌。每項是一個指標，指向原始一副牌陣列中的一項，這樣可以節省空間
    int cardsCount;//玩家分到的牌的數量
}Player;
void dispatchCards(Player** ,int ,const Card** );
#endif //PLAYER_C

ifndef 表示if not defined，即如果沒定義巨集PLAYER_H，就使後面直到#endif之前的內容起作用。#define PLAYER_H表示定義巨集PLAYER_H，即只有在巨集PLAYER_H不存在時才定義它。定義之後它就存在了。試想如此一來，不論此檔案被include多少次，只有第一次的內容起作用，於是就解決了重複定義問題。

現在各檔案變成了這樣：

poker.h:

#ifndef POKER_H
#define POKER_H
//一副牌的數量
#define CARD_COUNT 54
//定義撲克的花色
enum Suit{
    heart,
    spade,
    diamond,
    club,
    joker1,
    joker2
};
//定義撲克
typedef struct Card{
    int value;//牌的點數從1開始
    enum Suit suit;//花色
}Card;
//定義比較函式的型別
typedef int (*COMPARE)(Card* ,Card*);
extern Card pokers[CARD_COUNT];
void initOnePack();
char* getCardName(const Card*);
Card** shuffle(const Card*);
void sort(Card**,int,COMPARE);
int compare1(Card* ,Card*);
int compare2(Card* ,Card*);

#endif //POKER_H

poker.c:

#include <stdio.h>
#include "poker.h"
//原始一副牌所在的陣列
Card pokers[CARD_COUNT];
//構造一副牌
void initOnePack(){
    int i=0;
    //前52張
    for(;i<CARD_COUNT-2;i++){
        pokers[i].value=i/4+1;
        pokers[i].suit = i%4;
    }
    //剩下的兩張：大王和小王
    //joker1
    pokers[i].value=i/4+1;
    pokers[i].suit=joker1;
    //joker2
    pokers[i+1].value=i/4+2;
    pokers[i+1].suit=joker2;
}
//洗牌，引數是原始的一副牌，返回洗完後的牌
Card** shuffle(const Card* pokers){
    int i;
    //分牌返回牌陣列的記憶體空間
    Card** retPokers = malloc(CARD_COUNT*sizeof(Card*));
    //為了不改動原始的一副牌，另建一個數組，儲存原始牌的指標（注意每項不是牌，而是牌的指標）
    Card** pokers2 = malloc(CARD_COUNT*sizeof(Card*));
    for(i=0;i<CARD_COUNT;i++){
        pokers2[i] = &pokers[i];
    }
    //種下隨機種子。種子取的是當前時間，
    //所以保證了每次執行程式時，產生的隨機數序列不同
    srand(time(NULL));
    //取得隨機序號，從pokers2取出序號所指的項，把它依次加到retPokers中。
    for(i=0;i<CARD_COUNT;i++){
        unsigned int index = rand()%CARD_COUNT;
        if(pokers2[index] != NULL){
            retPokers[i] = pokers2[index];
            pokers2[index]=NULL;
        }else{
            i--;
        }
    }
    free(pokers2);
    //返回洗完後的陣列
    return retPokers;
}
//排序函式
//cards是要排序的牌，每一項是牌的指標
//cardsCount是牌的數量
//compare_func是比較函式
void sort(Card** cards,int cardsCount,COMPARE compare_func){
    int i;
    for(i=0;i<cardsCount-1;i++){
        int j;
        for(j=0;j<cardsCount-i-1;j++){
            if(compare_func(cards[j],cards[j+1])){
                int tmp=cards[j];
                cards[j]=cards[j+1];
                cards[j+1]=tmp;
            }
        }
    }
}
//比較函式，先比較點數再比較花色
int compare1(Card* a,Card* b){
    if(a->value > b->value){
        return 1;
    }else if(a->value < b->value){
        return 0;
    }else{
        if(a->suit > b->suit)
            return 1;
        else
            return 0;
    }
}
//比較函式，先比較點數再比較花色
int compare2(Card* a,Card* b){
    if(a->value > b->value){
        return 0;
    }else if(a->value < b->value){
        return 1;
    }else{
        if(a->suit > b->suit)
            return 0;
        else
            return 1;
    }
}
//獲取牌的名字
//返回牌的名字字串，呼叫者用完後需要free()之。
char* getCardName(const Card* card){
    //存放花色名字
    char suitStr[16]={0};//0=='\0'
    switch (card->suit) {
    case heart:
        strcpy(suitStr,"紅桃");
        break;
    case spade:
        strcpy(suitStr,"黑桃");
        break;
    case diamond:
        strcpy(suitStr,"方塊");
        break;
    case club:
        strcpy(suitStr,"梅花");
        break;
    }
    //存放點數名字
    char valueStr[16];
    switch(card->value){
    case 1:
        strcpy(valueStr,"A");
        break;
    case 11:
        strcpy(valueStr,"J");
        break;
    case 12:
        strcpy(valueStr,"Q");
        break;
    case 13:
        strcpy(valueStr,"K");
        break;
    case 14:
        strcpy(valueStr,"小王");
        break;
    case 15:
        strcpy(valueStr,"大王");
        break;
    default:
        sprintf(valueStr,"%d",card->value);
        break;
    }
    //動態分配足夠的空間
    char * ret = malloc(16);
    //將兩個名字合併到ret中
    sprintf(ret,"%s%s",suitStr,valueStr);
    return ret;
}
//#endif //POKER_C

player.h:

#ifndef PLAYER_H
#define PLAYER_H
#include "poker.h"
//定義玩家
typedef struct Player{
    char name[64];//玩家的名字
    Card ** cards;//玩家分到的牌。每項是一個指標，指向原始一副牌陣列中的一項，這樣可以節省空間
    int cardsCount;//玩家分到的牌的數量
}Player;
void dispatchCards(Player** ,int ,const Card** );
#endif //PLAYER_C

player.c:

//#ifndef PLAYER_C
//#define PLAYER_C
#include "player.h"
//發牌
//players是玩家陣列
//playerCount是玩家數量
//shuffledCards是洗完後的一副牌
void dispatchCards(Player** players,int playerCount,const Card** shuffledCards){
    //計算每個玩家手中牌的陣列的容量，如果每個玩家手中的牌不一樣，
    //最多就差一張，加1是為了保證陣列分配的空間足夠容納分到的牌。
    int numberCards = CARD_COUNT/playerCount+1;
    //為每個玩家的牌陣列分配空間
    int i;
    for(i=0;i<playerCount;i++){
        Card* cards = malloc(numberCards*sizeof(Card*));
        players[i]->cards = cards;
    }
    //輪流向每個玩家發牌
    for(i=0;i<CARD_COUNT;i++){
        //取當前玩家
        Player *curPlayer = players[i%playerCount];
        //向玩家發牌
        curPlayer->cards[curPlayer->cardsCount] = shuffledCards[i];
        //玩家手中實際的牌數增加
        curPlayer->cardsCount++;
    }
}
//#endif //PLAYER_C

main.c:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include "poker.h"
#include "player.h"
//函式宣告們
//原始一副牌所在的陣列
Card pokers[CARD_COUNT];
//入口函式
int main(void)
{
    //初始化一副牌
    initOnePack();

        //洗牌，shuffledPokers儲存洗後的牌們
    Card** shuffledPokers = shuffle(pokers);
        //構建三個玩家
    Player player1;
    strcpy(player1.name,"隔壁老王");
    player1.cards=NULL;
    player1.cardsCount=0;
    Player player2;
    strcpy(player2.name,"小明");
    player2.cards=NULL;
    player2.cardsCount=0;
    Player player3;
    strcpy(player3.name,"田中龜孫");
    player3.cards=NULL;
    player3.cardsCount=0;
    //把三放到一個數組中，以傳入發牌函式中
    Player* players[]={&player1,&player2,&player3};
        //發牌
    dispatchCards(players,sizeof(players)/sizeof(Player*),shuffledPokers);
        //洗後的牌用完了，釋放之
    free(shuffledPokers);
    int i;
        //打印出每個玩家手中的牌
    for(i=0;i<sizeof(players)/sizeof(Player*);i++){
                //先列印玩家的名字
        printf("%s\n",players[i]->name);
                //需要對玩家手中的牌排序
        sort(players[i]->cards,players[i]->cardsCount,compare1);
                //列印玩家手中所有的牌
        int j;
        for(j=0;j<players[i]->cardsCount;j++){
            char * name = getCardName(players[i]->cards[j]);
            printf("%s ",name);
            free(name);
        }
        //每個玩家都需要換一次行
        printf("\n");
    }
        //釋放玩家手中牌的陣列
    for(i=0;i<sizeof(players)/sizeof(Player*);i++){
        free(players[i]->cards);
    }
    return 0;
}

可以看到，在main.c中，poker.h被include了，然後又被main.c又 include了player.h，而player.h中又include 了poker.h，所以在main.c中其實poker.h被include 了兩次，但程式不會產生問題，為什麼呢？就是用為使用了條件巨集控制了編譯過程。

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