うまく行かない理由は、先に回答されている方の書かれた通りなのですが、では、どう書くのが正しいのか、について書いてみたいと思います。
ヘッダファイル test1.h と test2.h のように複数のヘッダファイルを作っていく場合には、依存関係が単一方向になるように設計する必要があります。
test1.h の先頭で test2.h をincludeするのであれば、test2.hの方ではtest1.hをincludeしてはいけません。逆もしかりです。
今回のヘッダファイルの内容を見ると、test2.hの記載内容をコンパイラが理解するためにはtest1.hの内容が必要ですが、test1.hをコンパイルするためにはtest2.hの内容をコンパイラが先に見ておく必要はありません。
ですので、test2.hからtest1.hをインクルードするようにします。
次にソースファイルですが、ソースファイルからソースファイルをインクルードすることはしません。
この例題ではソースファイルがtest1.cppと test2.cppとtest3.cppの3つしか登場しませんが、実際のプロジェクトではソースファイルが何千とか何万というのはざらです。そのような状況では1つ1つのソースファイルを別々にコンパイルします。
そのようにして何がうれしいかというと、一部のソースに加筆や修正を行ったときに、修正した一部のソースファイルだけコンパイルすることが可能になります。
今回のtest3.cppのように中心となる1つのソースファイルから、残りのソースファイルを全部includeしてしまっては、分割した意味がなくなってしまいます。
ですので、test3.cppから他のソースをincludeするのはやめて、test1.cpp、test2.cpp、test3.cppはそれぞれ独立にコンパイルして、最後にリンクします。
コンパイル操作はたとえば次のようにします。
$ g++ -c test1.cpp
$ g++ -c test2.cpp
$ g++ -c test3.cpp
$ g++ -o test123 test1.o test2.o test3.o
こんなのを毎回手で打っていてはたまらないのでツールで自動化します。
test1.cppのソースファイルをコンパイルするのに必要なヘッダは test1.h だけですので、test1.cppからは test1.h だけをincludeします。必要ないものまでincludeするとコンパイル時間がそれだけ余計にかかります。
test2.cpp, test3.cpp についても同様です。
ヘッダもソースも、必要最小限のヘッダファイルをincludeするように設計します。
追記
ときには、2つのヘッダに、お互いをincludeさせたくなることがあります。
典型的には、2つの構造体(struct)またはクラスが、互いを参照しているようなケースです。
たとえば、グラフ構造を表現するプログラムを書いているときに、節点(Node)と枝(Edge)のクラスがあって、Nodeの定義の中にEdgeを登場させたい、一方でEdgeの定義の中でNodeを登場させたい、ということがあったとしましょう。
コンパイラはファイルを先頭から最後まで順に処理するので、NodeとEdgeのどちらを定義するのか、決めないといけません。Nodeを先に書いたとしましょう。
そうしたら、Nodeの中でEdgeを参照したいときには、Edgeの定義をまだ読み込んでいません。
このような場合に使える技として、「定義」ではなく「宣言」を先に済ませる、というのがあります。
次のように書きます。
class Node; // Nodeの宣言。定義は後ほど登場する。
// 宣言により、"Node"がコンパイラに型名として認知される。
class Edge { // Edge の定義。Edgeの内容を記述する。
public:
// Node の宣言しか、コンパイラは見ていない。
// この状況でも可能な操作は、Nodeのポインタ型の変数の定義。
// どの型のポインタも同じサイズなので、何かのポインタ、という情報だけで、
// コンパイラは記憶領域のサイズを決定したり、コピー処理の命令を作り出せる
// それ以上のことは、何もできない。
Node *getSourceNode();
Node *getDestinationNode();
void setSourceNode(Node *n);
void setDestinationNode(Node *n);
private:
Node *source_node_;
Node *destination_node_;
// ファイルを下まで読むと Node には inward_edge_count_ なるメンバが
// 定義されていることがわかるが、この行を処理している時点ではコンパイラは
// それを見ていないので、たとえば source_node_->inward_edge_count_ = 0;
// などと、ここに書くと、コンパイルエラーになる。
};
// あとから、Nodeを定義する
class Node {
public:
int getOutwardEdgeCount();
Edge *getOutwardEdge(int edge_index);
void addOutwardEdge(Edge *e);
int getInwardEdgeCount();
Edge *getInwardEdge(int edge_index);
void addInwardEdge(Edge *e);
private:
// このNodeから出ていくedge
int outward_edge_count_;
Edge *outward_edges_[10]; // 最大10個まで記憶できる
// このNodeに入ってくるedge
int inward_edge_count_;
Edge *inward_edges_[10];
};
このような書き方をすれば、相互に参照しあう型を定義できます。
上記の2つのクラス NodeとEdgeは、互いに密接に関係していて、つねにセットで
使われるでしょうから、典型的には1つのヘッダファイルに、2つのクラスを書きます。
NodeとEdgeを別々のヘッダファイルに分けて書くことも可能です。その場合には次のようにします。
- Edge.h の中には Nodeの宣言とEdgeの定義を入れます。
- Node.h の中には Edge.hのinclude指令と、Nodeの定義を入れます。
ファイル間の参照関係はあくまでも一方通行であり、どちらにどちらを参照させるのかは、設計者がしっかり決める必要があります。
C/C++はそういう言語です。
これがたとえばjavaだと相互に参照してもOKですね。コンパイラがファイルを読む読み方が、C/C++とはだいぶ違うので。