我有一个作业，我需要根据GRASP“ Protected Variation”评估哪种方法更好。我在Stack Overflow上发现了一个有关C ++中的头文件和代码文件分离的问题。

但是，我想知道为什么Java在促进类定义和类实现之间的分离时不遵循C ++。与C ++方法相比，Java方法有什么优势吗？

以下程序中有几行代码？

#include <iostream>

int main()
{
   std::cout << "Hello, world!\n";
   return 0;
}

您可能回答了7（如果不计算空白行，则为6；如果不计算括号，则为4）。

但是，您的编译器会看到非常不同的东西：

~$ cpp hello.cpp | wc
  18736   40822  437015

是的，这是18.7 KLOC，仅用于“您好，世界！” 程序。C ++编译器必须解析所有这些内容。这是为什么C ++编译与其他语言相比要花这么长时间的主要原因，也是现代语言避开头文件的主要原因。

一个更好的问题是

为什么没有 C ++在把头文件？

C ++被设计为C的超集，因此必须保留头文件以实现向后兼容性。

好的，为什么C有头文件？

由于其原始的独立编译模型。C编译器生成的目标文件不包含任何类型信息，因此，为了防止类型错误，您需要在源代码中包含此信息。

~$ cat sqrtdemo.c 
int main(void)
{
    /* implicit declaration int sqrt(int) */
    double sqrt2 = sqrt(2);
    printf("%f\n", sqrt2);
    return 0;
}

~$ gcc -Wall -ansi -lm -Dsqrt= sqrtdemo.c
sqrtdemo.c: In function ‘main’:
sqrtdemo.c:5:5: warning: implicit declaration of function ‘printf’ [-Wimplicit-function-declaration]
sqrtdemo.c:5:5: warning: incompatible implicit declaration of built-in function ‘printf’ [enabled by default]
~$ ./a.out 
2.000000

添加正确的类型声明可修复该错误：

~$ cat sqrtdemo.c 
#undef printf
#undef sqrt

int printf(const char*, ...);
double sqrt(double);

int main(void)
{
    double sqrt2 = sqrt(2);
    printf("%f\n", sqrt2);
    return 0;
}

~$ gcc -Wall -ansi -lm sqrtdemo.c
~$ ./a.out 
1.414214

请注意，没有#include。但是，当您使用大量外部函数（大多数程序会使用）时，手动声明它们会变得乏味且容易出错。使用头文件要容易得多。

现代语言如何能够避免头文件？

通过使用包含类型信息的其他目标文件格式。例如，Java * .class文件格式包括指定字段类型和方法参数的“描述符”。

这不是一个新发明。早在（1987年），当Borland在Turbo Pascal 4.0中添加了单独编译的“单元”时，它选择使用一种新*.TPU格式而不是Turbo C *.OBJ来消除对头文件的需要。

Java具有定义合同的接口。这从调用者的需求和实际实现中提供了更高层次的抽象。也就是说，调用者不需要知道实现类，只需要知道它支持的协定即可。

假设您想编写一种减慢Map中所有键/值的方法。

public static <K,V> void printMap(Map<K,V> map) {
    for(Entry<K,V> entry: map.entrySet())
        System.out.println(entry);
}

此方法可以在抽象接口上调用entrySet（），该接口已从实现该接口的类中移除。您可以使用此方法。

printMap(new TreeMap());
printMap(new LinkedHashMap());
printMap(new ConcurrentHashMap());
printMap(new ConcurrentSkipListMap());

坦率地说，标题是历史性的意外。这是一个非常糟糕的系统，没有其他语言能提供如此可怕的功能，任何不需要与他们打交道的人都应该为之高兴。

标头可用于进行单独的编译。通过#include头文件，编译器无需了解有关已编译C ++代码的二进制结构的任何信息，并且可以将该工作留给单独的链接器。Java不会在其编译器中使用单独的链接器，并且由于.class文件是严格定义的，因此编译器可以读取它们以确定其所有类型的所有成员，而无需在每个编译单元中重新声明它们。

您可以将所有实现都包含在C ++头文件中，但是每次编译器包含#include时，它都会导致编译器对其进行重新编译，从而迫使链接程序进行整理并丢弃重复的副本。

Java确实促进了类定义和实现的分离，这仅取决于您要查找的位置。

当您是Java类的作者时，您会在一个文件中看到该类的定义及其实现。这简化了开发过程，因为您只需要去一个地方维护类，就不必在两个文件之间切换（就像在C ++中那样，在.h和.cpp之间）。但是，当您是该类的使用者时，您只能通过打包在.jar或独立.class中的.class文件来处理定义。

C ++允许您将定义和实现分开，但这是临时的。例如，没有什么可以阻止您在头文件中内联编写方法，对于模板类，这是强制性的。头文件还列出了所有成员变量，即使这些成员变量是该类的实现细节，并且与使用者无关，所有查看该头文件的人都可以看到它们。