Почему мы не пишем код в заголовочном файле?

Код в заголовочных файлах (.h или .hpp в C++) не размещают по следующим причинам:

1. Нарушение принципа одного определения (One Definition Rule - ODR). При включении заголовочного файла несколькими .cpp файлами, содержащийся в нем исполняемый код будет определен более одного раза, что приведет к ошибке линковки (multiple definition). Исключение – inline функции и шаблоны классов/функций, которые должны быть определены в каждом модуле трансляции, где они используются.

   // example.h
   int g_counter = 0; // Глобальная переменная - нарушение ODR
   
   void my_function() { // Функция - нарушение ODR
       // some code
   }
   
   inline void my_inline_function() { // inline функция - исключение
       // some code
   }
   
   template<typename T>
   void process(T value) { // Шаблон функции - исключение
       // some code
   }
   

2. Увеличение времени компиляции. При каждом включении заголовочного файла, компилятор заново обрабатывает его содержимое. Размещение кода в заголовочных файлах увеличивает объем работы для компилятора, замедляя процесс сборки проекта, особенно в больших проектах.

3. Усложнение поддержки и тестирования. Код, разбросанный по заголовочным файлам, становится менее модульным. Это затрудняет тестирование отдельных компонент и их независимое изменение.

4. Риск циклического включения (include loops). Некорректная организация включений с кодом в заголовочных файлах может привести к циклическим зависимостям и проблемам с компиляцией.

В заголовочных файлах обычно объявляют:

• Классы (определения, но не реализации методов)
• Функции (прототипы)
• Глобальные переменные (с использованием extern)
• Константы
• Шаблоны классов и функций (полные определения)
• inline функции (полные определения)
• Типы данных (struct, enum, typedef, using)
• Пространства имен (namespace)

Реализация кода (тела функций, определения статических членов класса и глобальных переменных) помещается в соответствующие файлы реализации (.cpp).