Por que precisamos colocar membros privados em cabeçalhos?

É porque o compilador C ++ deve conhecer o tamanho real da classe para alocar a quantidade certa de memória na instanciação. E o tamanho inclui todos os membros, também os particulares.

Uma forma de evitar isso é usar o idioma Pimpl , explicado por Herb Sutter em sua série Guru of the Week # 24 e # 28 .

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Na verdade, isso (ou mais geralmente, a distinção de cabeçalho / arquivo de origem e #include s) é um grande obstáculo em C ++, herdado de C. Nos dias anteriores, C ++ C foi criado, ainda não havia experiência com desenvolvimento de software em larga escala, onde isso começa a causar problemas reais. As lições aprendidas desde então foram atendidas por designers de linguagens mais novas, mas o C ++ está limitado por requisitos de compatibilidade retroativa, o que dificulta muito a abordagem de um problema tão fundamental na linguagem.

A definição da classe precisa ser suficiente para o compilador produzir um layout idêntico na memória, onde quer que você tenha usado um objeto da classe. Por exemplo, dado algo como:

class X { 
    int a;
public:
    int b;
};

O compilador normalmente terá a no deslocamento 0 e b no deslocamento 4 . Se o compilador viu isso como apenas:

class X { 
public:
    int b;
};

Ele "pensaria" que b deveria estar no deslocamento 0 em vez do deslocamento 4. Quando o código usando essa definição atribuída a b , o código usando a primeira definição veria a get modified e vice-versa.

A maneira usual de minimizar os efeitos de fazer alterações nas partes privadas da classe geralmente é chamada de expressão idiomática (sobre a qual tenho certeza de que o Google pode fornecer muitas informações).

Existem provavelmente várias razões. Embora os membros privados não possam ser acessados pela maioria das outras classes, eles ainda podem ser acessados por classes de amigos. Então, pelo menos nesse caso, eles podem ser necessários no cabeçalho, então a classe de amigos pode ver que eles existem.

A recompilação de arquivos dependentes pode depender da sua estrutura de inclusão. A inclusão dos arquivos .h em um arquivo .cpp em vez de outro cabeçalho pode, em alguns casos, impedir longas cadeias de recompilações.