如何在 C++ 中声明/定义相互依赖的模板？

Question

通常在 C++ 中，当我需要类之间的相互依赖关系时，我会在头文件中使用前向声明，然后在每个 cpp 文件中包含这两个头文件。

但是，这种方法在使用模板时会中断。因为模板必须完全位于头文件中（不包括我将代码放入 cpp 并为每个支持的 T 枚举 template class A<T>; 的情况 - 这并不总是可行的，例如当 T 是 lambda 时）。

那么有没有办法在 C++ 中声明/定义相互依赖的模板？

代码示例

template<typename T> struct B;
template<typename T> struct A {
  void RunA(B<T> *pB) {
    // need to do something to B here
  }
};

template<typename T> struct B {
  void RunB(A<T> *pA) {
    // need to do something to A here
  }
};

如果我开始在RunA() 中对B 做某事，我想我会收到“缺少定义”错误，因为在编译RunA() 时只有B 的前向声明可用。

也许有一些技巧来组织头文件，例如通过将每个标头拆分为类定义和方法定义文件，然后以某种奇特的方式包含它们。或者也许可以通过第三/第四类来完成某些事情。但我无法想象如何具体做到这一点。

C++11/14/17 还可以（具体来说，它是 MSVC++2017，工具集 v141）。

Answer 1

您可以将类的声明和定义分开。因此，您可以将模板类的声明和定义分开...

您可以将类方法的声明和定义分开。因此，您可以将模板类方法的声明和定义分开：

template<typename T> struct B;     // declaration

template<typename T> struct A {     // definition
  void RunA(B<T> *pB);  // declaration
};

template<typename T> struct B {     // definition
  void RunB(A<T> *pA);   // declaration
};

// definition
template<typename T>
void A<T>::RunA(B<T> *pB) {
    // need to do something to B here
  }

// definition    
template<typename T>
void B<T>::RunB(A<T> *pA) {
    // need to do something to A here
  }

Answer 2

您可以使用细粒度的标头：

//  A.forward.hpp
template<typename T> struct A;

//  A.decl.hpp
#include "A.forward.hpp"
#include "B.forward.hpp"

template<typename T> struct A
{
    void RunA(B<T> *pB);
};

//  A.impl.hpp
#include "A.decl.hpp"
#include "B.hpp"

template<typename T> void A< T >::
RunA(B<T> *pB)
{
    // need to do something to B here
}

//  A.hpp // this one should be included by code using A
#include "A.decl.hpp"
#include "A.impl.hpp"

//  B.forward.hpp
template<typename T> struct B;

//  B.decl.hpp
#include "B.forward.hpp"
#include "A.forward.hpp"

template<typename T> struct B
{
    void RunB(A<T> *pA);
};

//  B.impl.hpp
#include "B.decl.hpp"
#include "A.hpp"

template<typename T> void B< T >::
RunB(A<T> *pA)
{
    // need to do something to A here
}

//  B.hpp // this one should be included by code using B
#include "B.decl.hpp"
#include "B.impl.hpp"

显然，所有这些标头还需要某种我在此处省略的标头保护。 重要提示：.impl.hpp 标头被认为是内部的，不应被外部代码使用，而 .forward.hpp、.decl.hpp 和 .hpp 可以在任何地方使用。

这种方法确实引入了循环包含依赖项，但这不会导致问题：包含标头生成的代码结构确保代码部分按以下顺序包含：前向声明、类定义、方法定义。