Как вы определяете глобальную функцию в C++?

вам нужно тело (в файле cpp):

int foo()
{
    return 1;
}

и определение/прототип в заголовочном файле, который будет включен перед любым использованием функции:

#ifndef MY_FOO_HEADER_
#define MY_FOO_HEADER_
    int foo();
#endif

затем использовать его в другом месте:

#include foo.h
void do_some_work()
{
    int bar = foo();
}

или используйте встроенную функцию (не гарантирует, что она будет встроенной, но полезна для небольших функций, таких как foo):

#ifndef MY_FOO_HEADER_
#define MY_FOO_HEADER_
    inline int foo()
    {
        return 1;
    }
#endif

в качестве альтернативы вы можете злоупотреблять функциями на основе заголовков в стиле C (так что это идет в заголовке, static заставляет его существовать только в одной единице компиляции, однако вам следует избегать этого):

#ifndef MY_FOO_HEADER_
#define MY_FOO_HEADER_
    static int foo()
    {
        return 1;
    }
#endif

То, что вы называете глобальной функцией, обычно называется свободной функцией, и они Хорошая вещь.

Вы бы определили его так же, как функцию-член класса, но за пределами этого класса.

double squared(double x) {
    return x*x;
}

Простые функции, которые вы можете определить с помощью ключевого слова inline в заголовочном файле или просто объявить его там

double squared(double x);

и поместите реализацию (первый пример) в файл *.cpp.

В заголовочном файле:

// someheader.h
#ifndef MY_GLOBAL_FUN
#define MY_GLOBAL_FUN

void my_global_fun();    

#endif

В файле реализации:

#include "someheader.h"

void my_global_fun()
{
    // ...
}

В других файлах, которым требуется эта функция:

#include "someheader.h"

void f()
{
    my_global_fun();
}

Такие бесплатные функции полезны, и аргументов против их использования немного. В зависимости от вашего варианта использования, вероятно, целесообразно поместить эти функции в определенный namespace, чтобы избежать конфликта имен с другими библиотеками, которые вы можете использовать.

Подумайте о main(). Функция вроде просто... есть. Он не находится ни в одном классе, структуре или пространстве имен. Вы просто объявляете и даете ему тело. Конечно, в случае функций, которые не являются основными, лучше всего поместить прототип в заголовок и определить его в файле .cpp.

Помните, что в C не было классов, а структуры не могли содержать функции-члены. В бесплатных функциях не было ничего плохого тогда и нет сейчас.

Вы должны объявить его прототип в заголовочном файле и определить его в файле реализации.

//file.h
void foo();

//file.cpp
void foo ()
{}

Чтобы кратко ответить на ваш второй вопрос, глобальные функции необходимы, когда они используются несколькими разными классами и типами в общем виде. Например, математические функции.

В противном случае, в общем, вы можете избежать стольких глобальных функций. Также вам следует избегать static локального члена или глобальных данных, связанных с такой функцией (чтобы вам не приходилось беспокоиться о безопасности потоков).

В дополнение к ответу @Necrolis использование статики не рекомендуется в пользу безымянных пространств имен. Однако использование безымянных пространств имен и статических создает отдельные копии для каждой единицы перевода, что увеличивает размер двоичного файла. В этом смысле использование inline лучше, чем оба из них.

Эти решения позволяют использовать компиляторы в большей степени для оптимизации конкретного использования, но они менее удобны для кэширования инструкций по сравнению с определением в исходном файле и последующим связыванием.