为什么使用引用时编译器需要完整类型？答案

【问题标题】：Why does compiler need complete type when reference is used?为什么使用引用时编译器需要完整类型？
【发布时间】：2013-12-10 08:59:21
【问题描述】：

如果我有这样的标题：

#include <vector>

class Data;
class A {
  // const Data& getData( int i ) const { return a[i]; }
  std::vector<Data> a;
};

编译器正常编译它，因为它不需要知道一点数据类型。

通过引用重新调整值不依赖于类实现，因此不需要任何类内部知识。但是当我取消注释访问器编译器开始抱怨invalid use of incomplete type 'class Data'。为什么？

【问题讨论】：

实际上，std::vector<Data> 确实需要完整的类型，即使代码可以编译。
在VS2013中，没有报错，你用的是什么编译器？
@juanchopanza 真的吗？
@LuchianGrigore 是的，很遗憾。这是boost containers 背后的动机之一。
相关：stackoverflow.com/questions/8329826/…

标签： c++ class

【解决方案1】：

因此，C++ 标准在这一点上并不是特别清楚。您遇到的问题是，当 Data 不是完整类型时，您是否可以实例化 vector<Data>。

如果我们查看第 17.6.4.8 节第 2 段，我们会发现以下语句：

特别是在以下情况下效果是不确定的：

...

如果在实例化模板组件时将不完整类型 (3.9) 用作模板参数，除非该组件特别允许。

std::vector 没有明确允许模板参数的类型不完整，因此这在技术上是无效代码。

这意味着这是无效代码，即使您的编译器接受它。

class Data;
class A {
    std::vector<Data> a;
};

【讨论】：

我不认为错误是关于 std::vector ，错误可以在没有标准向量的情况下重现。
@Raxvan：对不起，我不明白你的意思。你能详细说明一下吗？请注意，编译器接受的代码（当访问器被注释掉时）也是非法的，即使编译器接受它也是如此。
@sharth 认为你已经声明了 Data 类型，然后你有 const Data & foo(){return *some_poiner_to_data}; 以下表达式将给出错误：foo(); 而写 const Data & tmp = foo(); 是可以的..我认为这是问题是，是吗？
这里的问题是你混淆了实例化和声明。实例化发生在调用类的构造函数时。当类型不影响底层容器的大小时（例如使用矢量，但也使用所有智能指针），您需要在构造函数调用之前定义类。在这里，隐式实例化很重要。
@MadScienceDreams 如果你指的是我的小例子，那么在表达式 foo(); 中没有调用构造函数但是错误仅在 Visual Studio 编译器中，clang 和 gcc 是理智的并且没有给出错误。

【解决方案2】：

感谢人们的反应，我更好地理解了这个问题。当我们摆脱@987654321@时，它变得更加清晰：

class Data;
class A {
  const Data& getData( int i ) const { return a[i]; }
  Data* a;
};

返回i-数组a的第一个元素需要知道它在内存中的什么位置。对于这个需要知道sizeof(Data)，不完整的类型是不可能的。

std::vector 应该有完全相同的问题。

【讨论】：

是的，或多或少。还有一个更根本的问题，但这就是它的根源。

【解决方案3】：

因为知道存在类Data 不足以知道std::vector<Data>::operator[](size_t i) 应该做什么，甚至它是否存在。这是类模板本质的基础。

【讨论】：

std::vector::operator[](size_t i) 对于某些类型 T 不存在？例如？
@klm123：它可能会（至少对于所有兼容类型），但编译器在实例化模板并解析其参数之前不知道这一点。 std::vector<MyType> 很容易有一个完全没有成员的特化，虽然标准在标准容器的情况下制作了这个 UB（我假设），但这不会改变类模板的基本行为。
那不应该取决于是否使用了operator[]。
@klm123：那为什么呢？这里没有对std::vector<T> 成员的其他引用。很明显，在没有任何成员引用的情况下，代码可以编译（尽管从技术上讲它仍然是非法的）。
好的。我知道了。谢谢。

【解决方案4】：

它不需要声明中的完整类型。在调用向量构造函数和析构函数（或任何其他成员）之前，它需要一个完整的类型。这是需要定义结构或类的大小的时候。

在您的代码中，A 的构造函数和析构函数被声明为默认值，因此在头文件中定义。向量不能分配或释放它不知道大小的东西，所以它会出错。您可以通过在“A.h”中显式声明析构函数和构造函数来解决此问题，并确保在定义任何成员函数之前定义数据。

以下代码有效且有效。

//"A.h"
class Data; // forward declaration only
class A
{
public:
  A();
  ~A();
  const Data& getData( int i ) const;
  std::vector<Data> a;
};

//"A.cpp"
#include "A.h"
class Data {int i;}; // actual class here before the definition of A::A(),...

A::A(){}
A::~A(){}
Data& A::getData(int i) const {return a[i];}

【讨论】：