何かにたとえるのは教える側の「なんとか身近な物を想像してもらうことで、意味・必要性・雰囲気を感じ取って欲しい」という意図があるのですが、下手するとかえってわかりづらくなります。使われ方が似ていても用途などに隔たりがあるともう伝わりづらいと思います。

レストランのメニューは良いですね。どんなものが頼めるのか？それはどんな名前か？セットはつけられるのか？焼き方は選べるのか？なんも言わなかったら何がついてくるのか？ヘッダファイル見て関数のインタフェースを調べるのに似ています。

ただ、メニューはコピーして配布するのに対し、ヘッダファイルはプロジェクト内ではひとつです。パソコンが違えばコピーして配布するのですが、こういう事情も伝わりづらさのひとつです。

難しいです。できることといえば「目的」に焦点を当てることくらいでしょうか。

C/C++ 標準ヘッダーや OS 提供のヘッダを読み込むときは <> を使う

stdio や iostream など C/C++ が標準で持っているヘッダを読み込む際には <> を使います。また、 windows.h などのように OS が提供するヘッダを読み込む際にも <> です。

#include <cstdio>

#include <iostream>

#include <windows.h>

自作したヘッダを読み込むときは “” を使う

自作したヘッダを読み込む際には “” を使います。もしかしたら <> を使っても正しく読み込めるかもしれませんが、可読性を考えて使い分けた方が良いと思います。

#include "background.h"
#include "player.h"
#include "enemy.h"

ディレクトリの区切り文字にはスラッシュを使う

Windows 派の方は要注意です。というのも #include に Windows のディレクトリ区切り文字である \ （円マーク、またはバックスラッシュ）を渡すことができないためです。おそらく \ を渡しても正しく動くとは思うのですが、規約的には間違っています。

#include <boost/shared_ptr.hpp>
#include "common/types.h"

関数は基本的に自分以外の関数の存在を知りませんが、あらかじめプロトタイプ宣言をしておくと、他の関数の存在を知ることができ、自分の関数の中から他の関数を使うことができるようになります。

関数のプロトタイプ宣言は、その関数を使いたい場所より前に書く必要がありますが、その書き方は非常に簡単です。関数の定義からブロックを省略するだけで済みます。

たとえば次のような関数があったとき…

int someFunction(int arg1, char *arg2)
{
  int result = arg1 + atoi(arg2);
  return result;
}

プロトタイプ宣言は次のようになります。

int someFunction(int arg1, char *arg2);

実際に main() 関数などから、この someFunction() 関数を使いたい場合は次のように書きます。

// まずプロトタイプ宣言を書く
int someFunction(int arg1, char *arg2);

// someFunction() を使う main() 関数を書く
int main(int argc, char *argv[])
{
  int arg1 = 10;
  char *arg2 = "30";

  return someFunction(arg1, arg2);
}

// someFunction() 関数の本体を書く
// 必ずしもここに書く必要はなく、別のファイルでも問題なし
// ただし、その場合でもプロトタイプ宣言は必要になる
int someFunction(int arg1, char *arg2)
{
  int result = arg1 + atoi(arg2);
  return result;
}

プロトタイプ宣言はヘッダファイルの中に書くのが一般的です。 #include を使うことで大量の関数のプロトタイプ宣言を一気にインポートできるからです。一番わかりやすい例が windows.h です。 Windows のプログラムを開発する場合には必ず #include と書いてきましたが、この windows.h の中では膨大な数のプロトタイプ宣言が書いてあります。これは Windows が持っている関数の存在を自分のソースコードに教えていることに他なりません。

ちなみに、関数を使う前に関数の定義が来ている場合はプロトタイプ宣言が不要です。たとえば次のコードは問題なく動作します。

// someFunction() 関数の定義を前もって書いておき、
// プロトタイプ宣言は書かない
int someFunction(int arg1, char *arg2)
{
  int result = arg1 + atoi(arg2);
  return result;
}

// someFunction() にはプロトタイプ宣言がないが、
// すでに上で定義済みなので問題なく使うことができる
int main(int argc, char *argv[])
{
  int arg1 = 10;
  char *arg2 = "30";

  return someFunction(arg1, arg2);
}

そもそも、なぜコンパイル単位で同じヘッダを２度 #include してはならないのかというと、無限 #include に陥ってしまったり、シンボルが重複してしまうからです。たとえば this.h というヘッダファイルの中で #include “this.h” と書いてしまうと this.h が this.h を #include して、さらに #include された this.h が this.h を #include しで…となってしまい、コンパイルがいつまで経っても終わらなくなります。シンボルの重複とは話が簡単です。要は同じ名前は２回使えませんということです。たとえば構造体や関数や変数の名前は決められた範囲の中で一意である必要があるのです。

なにやら訳がわかりませんが、幸いなことに対処方法は非常に簡単です。ヘッダファイルに定型句を書くだけです。

#ifndef THIS_HEADER_INCLUDED__

#define THIS_HEADER_INCLUDED__


/* ここにヘッダファイルの中身を書く */

#endif

THIS_HEADER_INCLUDED__ はヘッダファイルごとに違う文字列を入れてください。好きな名前をつけていただいて問題ありませんが、他のファイルと重複しないようにする必要があります。ファイル名から考えるのが楽かと思います。こう書いておくとたとえば次のようなコードを書いても問題なくコンパイルが通るようになります。

// わざと何回も #include してみる
#include "this.h"

#include "this.h"

#include "this.h"

#include "this.h"

#include "this.h"

// 問題なし

ここまで極端なソースにはならないと思いますが、同じような意味のことは十分起こりえます。ヘッダファイルを書く場合は #ifndef #define #endif のセットで覚えておきましょう。

// 警告設定をスタックに積む
#pragma warning(push)


// uncorporatable_header.h で次の警告を抑制する
#pragma warning(disable: 4000)

#pragma warning(disable: 4001)


// このヘッダで 4000 と 4001 の警告が抑制される
#include "uncorporatable_header.h"


// 警告設定を元に戻す
#pragma warning(pop)

#pragma pop と #pragma push は、内部でプラグマを変更しているヘッダを読み込む際に、後のコンパイルに影響を与えないようにする目的にも使えます。かなり便利です。

ヘッダファイルは *.cpp ファイルに対してひとつ *.h という形で作りますが、その内容として次のような情報を記述します。

• その *.cpp が外部に対してどんな型を提供しているか？
• その *.cpp が外部に対してどんな関数を提供しているか？
• #include ガード

その *.cpp が外部に対してどんな型を提供しているか？

*.cpp が外部に公開している型を他のファイルに教えるための記述です。 class や typedef や enum などを書くことができます。

// 構造体の定義
typedef struct {
  // …
} SampleStructure;

// クラスの定義
class SampleClass
{
  // …
}

// 列挙型の定義
typedef enum {
  // …
} SampleEnum;

その *.cpp が外部に対してどんな関数を提供しているか？

*.cpp が外部に公開している関数を他のファイルに教えるための記述です。他のファイルからはこの *.h ファイルを #include することで *.cpp が提供している関数を使うことができるようになります。関数を外部に公開するためには、関数の名前・引数・戻り値を次のように記述します。

void InitializePlayer(HWND hWindow, HDC hBackBuffer);
void FinalizePlayer(HWND hWindow, HDC hBackBuffer);
void UpdatePlayer(HWND hWindow, HDC hBackBuffer);
void DrawPlayer(HWND hWindow, HDC hBackBuffer);

#include ガード

同じ *.h ファイルを２回以上 #include してしまうと「同じ関数名が使われています」というようなエラーになってしまいます。これを回避するために #include ガードを記述します。

#ifndef SAMPLE_HEADER_INCLUDED__

#define SAMPLE_HEADER_INCLUDED__


// ここにヘッダファイルの中身を書きます

#endif

#include ガードは任意の文字列（前述の例では SAMPLE_HEADER_INCLUDED__ ）を用いて、「その文字列が初めて使われるか？」「すでに使われていないか？」を検証し、初めて使われている場合は *.h ファイルをインクルードし、すでに使われている場合は #include をスキップするようにします。これによって同じ *.h ファイルが２回以上 #include されないようになります。任意の文字列（前述の例では SAMPLE_HEADER_INCLUDED__ ）は好きな文字列を指定することができますが、ファイルごとに違う文字列を指定する必要があります。また、アンダーバーで始まる名前は使用できません。

完全なヘッダファイルの例

#ifndef SAMPLE_HEADER_INCLUDED__

#define SAMPLE_HEADER_INCLUDED__


// 型を定義する例
typedef struct {
  int x;
  int y;
  int width;
  int height;
  int life;
} Player, *pPlayer;

// 関数を定義する例
void InitializePlayer(HWND hWindow, HDC hBackBuffer);
void FinalizePlayer(HWND hWindow, HDC hBackBuffer);
void UpdatePlayer(HWND hWindow, HDC hBackBuffer);
void DrawPlayer(HWND hWindow, HDC hBackBuffer);

#endif

書くこと

• 依存ヘッダの読み込み – #include
• 定数の定義 – #define
• 構造体の定義 – struct
• 型の定義 – typedef
• 関数のプロトタイプ

書かないこと

• 静的グローバル変数の定義
• 静的関数のプロトタイプ

随時加筆修正します。