【C++】ヘッダファイルの書き方入門｜役割から実践例まで徹底解説

// math_utils.h
#ifndef MATH_UTILS_H   // includeガード(後述)
#define MATH_UTILS_H

// 関数の宣言
int add(int a, int b);       // 足し算
int multiply(int a, int b);  // 掛け算

#endif // MATH_UTILS_H

#ifndef MATH_UTILS_H
#define MATH_UTILS_H

// ここにヘッダの本体を書く

#endif // MATH_UTILS_H

#ifndef PROJECT_MATH_UTILS_H
#define PROJECT_MATH_UTILS_H
// ...
#endif // PROJECT_MATH_UTILS_H

// math_utils.h
#pragma once

int add(int a, int b);
int multiply(int a, int b);

// math_utils.h
#pragma once  // または includeガード

// 足し算の関数宣言
int add(int a, int b);

// 引き算の関数宣言
int subtract(int a, int b);

// math_utils.cpp
#include "math_utils.h"  // 自分のヘッダを必ず先頭で include する

// 足し算の定義
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

// 引き算の定義
int subtract(int a, int b) {
    return a - b;
}

// main.cpp
#include <iostream>
#include "math_utils.h"  // 宣言だけ分かれば呼び出せる

int main() {
    int x = 10;
    int y = 4;

    std::cout << "add: " << add(x, y) << std::endl;
    std::cout << "subtract: " << subtract(x, y) << std::endl;

    return 0;
}

// rectangle.h
#pragma once

// 長方形を表すクラス
class Rectangle {
public:
    // コンストラクタの宣言
    Rectangle(double w, double h);

    // 面積を計算するメンバ関数の宣言
    double area() const;

    // 周の長さを計算するメンバ関数の宣言
    double perimeter() const;

private:
    // 幅と高さのメンバ変数
    double width_;
    double height_;
};

// rectangle.cpp
#include "rectangle.h"

// コンストラクタの定義
Rectangle::Rectangle(double w, double h)
    : width_(w), height_(h) {}

// 面積の定義
double Rectangle::area() const {
    return width_ * height_;
}

// 周の長さの定義
double Rectangle::perimeter() const {
    return 2 * (width_ + height_);
}

// main.cpp
#include <iostream>
#include "rectangle.h"

int main() {
    Rectangle rect(3.0, 4.0);

    std::cout << "area: " << rect.area() << std::endl;
    std::cout << "perimeter: " << rect.perimeter() << std::endl;

    return 0;
}

// rectangle_inline.h
#pragma once

class Rectangle {
public:
    Rectangle(double w, double h)
        : width_(w), height_(h) {}

    double area() const {
        return width_ * height_;
    }

    double perimeter() const {
        return 2 * (width_ + height_);
    }

private:
    double width_;
    double height_;
};

// bad.h
#pragma once

int g_value = 0;  // これは「定義」なのでNG

// config.h
#pragma once

extern int g_value;  // 宣言だけ

// config.cpp
#include "config.h"

int g_value = 0;  // 定義はここだけ

// rectangle.cpp
#include "rectangle.h"   // 1. 自分のヘッダ
#include <iostream>      // 2. 標準ライブラリ
#include "config.h"      // 3. 他のプロジェクトヘッダ

// ...

// bad_rectangle.h
#pragma once

class BadRectangle {
public:
    // std::string を引数に使っているが…
    void setName(const std::string& name);

private:
    std::string name_;
};

// good_rectangle.h
#pragma once

#include <string>  // 自分が使う型は自分で include する

class GoodRectangle {
public:
    void setName(const std::string& name);

private:
    std::string name_;
};

// include/math_utils.h
#pragma once

// 足し算
int add(int a, int b);

// 平方
int square(int x);

// src/math_utils.cpp
#include "math_utils.h"

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

int square(int x) {
    return x * x;
}

// include/stats.h
#pragma once

// 平均値を計算する関数
double mean(const int* values, int size);

// 分散を計算する関数
double variance(const int* values, int size);

// src/stats.cpp
#include "stats.h"
#include "math_utils.h"  // add や square を利用する

double mean(const int* values, int size) {
    // 合計値を計算
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < size; ++i) {
        sum = add(sum, values[i]);  // math_utils の関数を使用
    }

    return static_cast<double>(sum) / size;
}

double variance(const int* values, int size) {
    double m = mean(values, size);

    double sum_sq = 0.0;
    for (int i = 0; i < size; ++i) {
        double diff = values[i] - m;
        sum_sq += diff * diff;
    }

    return sum_sq / size;
}

// src/main.cpp
#include <iostream>
#include "math_utils.h"
#include "stats.h"

int main() {
    int data[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int size = sizeof(data) / sizeof(data[0]);

    std::cout << "add(2, 3) = " << add(2, 3) << std::endl;
    std::cout << "square(4) = " << square(4) << std::endl;

    std::cout << "mean = " << mean(data, size) << std::endl;
    std::cout << "variance = " << variance(data, size) << std::endl;

    return 0;
}