В каких ситуациях необходимо писать код в заголовочных файлах?

Случаи, когда код пишется в заголовочных файлах:

1. Шаблонные функции и классы (Template Functions and Classes): Компилятору требуется знать весь код шаблона для его конкретизации при использовании.

   template <typename T>
   T max(T a, T b) {
       return (a > b) ? a : b;
   }
   

2. Встраиваемые (inline) функции: Компилятор может заменить вызов функции на ее тело, что требует наличия кода функции в месте ее использования. Ключевое слово inline — лишь рекомендация компилятору.

   inline int add(int a, int b) {
       return a + b;
   }
   

3. Константные переменные с внутренней компоновкой (static const / constexpr): Такие переменные обычно определяются и инициализируются прямо в заголовочном файле.

   static const int MAX_SIZE = 100;
   constexpr double PI = 3.14159;
   

4. Объявления и определения статических членов-констант (static const member variables): Для интегральных типов их можно инициализировать прямо в объявлении внутри класса.

   class MyClass {
   public:
       static const int DEFAULT_VALUE = 42;
   };
   

5. Некоторые виды макросов: Хотя использование макросов следует минимизировать в пользу constexpr, они могут определяться в заголовочных файлах для распространения по проекту.

   #define BUFFER_SIZE 1024
   

6. Мелкие функции-аксессоры или геттеры/сеттеры: Иногда, для повышения производительности или удобства, небольшие функции могут быть определены в заголовочном файле, часто с implicit или explicit inline.

   class Point {
   private:
       int x_, y_;
   public:
       int getX() const { return x_; }
       void setX(int x) { x_ = x; }
   };
   

Дублирование определений функций или переменных с внешней компоновкой в заголовочных файлах приводит к ошибкам компоновки (One Definition Rule violation), за исключением вышеперечисленных случаев.