在从抽象类继承的模板类中正确使用未定义类型

Question

我有一个头文件（比如 the_foo.h），它定义/声明了以下类：

// \file the_foo.h

class FooBase
{
    virtual size_t bar_size() = 0;
};

template<class Bar>
class Foo : public FooBase
{
    size_t  bar_size()  { return sizeof(Bar); }
};

class TheBar;       // TheBar forward declaration

class TheFoo : public Foo<TheBar>
{
};

使用 MS vc14 (Visual Studio 2015) 编译时，我注意到以下行为：

1. 任何包含the_foo.h并定义TheBar的cpp文件，例如：

   #include "the_foo.h" class TheBar {}; // TheBar definition

   会编译得很好。然而，

2. 任何包含 the_foo.h 和 DOES NOT DEFINE TheBar 的 cpp 文件，例如：

   #include "the_foo.h"

   编译失败并出现错误：the_foo.h(11): error C2027: use of undefined type 'TheBar'

   上面编译的cpp文件只包含一行：包含标题，没有更多代码。
   删除虚拟成员函数声明 virtual size_t bar_size() = 0; 确实修复了错误。
   感谢 Sam Varshavchik 的回答，这段代码使用 gcc 5.3.1 编译得很好，所以这个问题显然是特定于编译器的。

我的问题是：

• 为什么在情况 (2) 中编译失败，当 TheBar 仅前向声明时？
• 有什么方法可以让案例（2）在 vc14 下编译成功，即没有明确定义 TheBar，我需要在某些 cpp 文件中保持哪个类不透明？

PS：我编辑了这个问题的代码示例，以明确导致问题中描述的问题的真正原因。原始代码示例（在 Sam Varshavchik 的回答中引用）可能确实误导了问题的实际原因，因此导致答案和 cmets 超出了问题范围。

Answer 1

使用 gcc 5.3.1 编译您的测试用例没有问题：

$ cat t.C
class FooBase
{
public:
    FooBase()          {}
    virtual ~FooBase() {}
};

template<class Bar>
class Foo : public FooBase
{
public:
    Foo()   { sizeof(Bar); bar = new Bar; }
    ~Foo()  { sizeof(Bar); delete bar; }
    Bar*    bar;
};

class TheBar;

class TheFoo : public Foo<TheBar>
{
public:
    TheFoo();
    ~TheFoo();
};
[mrsam@octopus tmp]$ g++ -c -o t.o t.C
[mrsam@octopus tmp]$ 

这里的答案似乎是“您使用的旧 C++ 编译器无法正确编译”。

Answer 2

当您尝试在Foo 类的构造函数和析构函数中构造或删除class TheBar 的定义时，编译器会搜索它。这意味着它需要在那个时候实现，否则它不知道该怎么做。

如果做下面的例子：

第一个标题：

// foobase.h

class FooBase
{
    public:
        FooBase()          {}
        virtual ~FooBase() {}
};

template<class Bar>
class Foo : public FooBase
{
    public:
        Foo()  { bar = new Bar; }
        ~Foo() { delete bar; }
    private:
        Bar* bar;
};

class TheBar;

class TheFoo : public Foo<TheBar>
{
    public:
        TheFoo() {};
        ~TheFoo() {};
};

下一个标题

// thebar.h

class TheBar {};

还有以下主文件：

// foo_main.cxx

// #include "thebar.h" // Including this include makes the program run
#include "foobase.h"

int main()
{
    TheFoo thefoo;
    return 0;
}

然后你的编译器会告诉你哪里出了问题（只显示第一个错误）：

./foobase.h:14:32: error: allocation of incomplete type 'TheBar'
        Foo()  { bar = new Bar; }

包含thebar.h会解决问题。