C++ 中的相互类实例答案

【问题标题】：Mutual class instances in C++C++ 中的相互类实例
【发布时间】：2011-02-02 07:05:57
【问题描述】：

这段代码有什么问题？这里我们有两个文件：classA.h 和 classB.h

classA.h：

#ifndef _class_a_h_
#define _class_a_h_

#include "classB.h"

class B; //????

class A
{
public:
    A() {
        ptr_b = new B(); //????
    }
    
    virtual ~A() {
        if(ptr_b) delete ptr_b; //????
                    num_a = 0;
    }
    
    int num_a;
    B* ptr_b; //????
};

#endif //_class_a_h_

classB.h：

#ifndef _class_b_h_
#define _class_b_h_

#include "classA.h"

class A; //????

class B
{
public:     
    B() { 
        ptr_a = new A(); //????
                    num_b = 0;
    }
    
    virtual ~B() { 
        if(ptr_a) delete ptr_a; //????
    }
            
    int num_b;
    A* ptr_a; //????
};

#endif //_class_b_h_

当我尝试编译它时，编译器 (g++) 说：

classB.h：在构造函数'B::B()'中：

classB.h:12: 错误：无效使用不完整类型‘struct A’

classB.h:6: 错误：'struct A' 的前向声明

classB.h：在析构函数‘virtual B::~B()’中：

classB.h:16：警告：在调用删除运算符时检测到可能的问题：

classB.h:16：警告：不完整类型“struct A”的使用无效

classB.h:6：警告：“结构 A”的前向声明

classB.h:16：注意：析构函数和特定于类的运算符 delete 都不会

调用，即使它们在定义类时声明。

【问题讨论】：

每当类如此耦合时，您的设计可能需要一些重构。
@GMan：除了实现迭代器模式之外，非常同意。 +1。

标签： c++ class pointers

【解决方案1】：

您不能创建不完整类型的实例（编译器对类一无所知！）

您需要将函数的定义（A 和 B 的构造函数）移动到可以包含两个头文件的 C++ 文件中（或者移动到多个 C++ 文件中，如果您遵循每个文件有一个类的约定）。

话虽如此，你写的代码有一个严重的问题：每个 A 创建一个 B 的实例，每个 B 创建一个 A 的实例。你最终会得到一个无限递归，你最终会耗尽内存。

两个小问题：您不需要在调用 delete 之前测试指针是否为空（删除空指针是安全的），并且您需要更改包含保护（名称以下划线开头的全局命名空间保留给实现）。

【讨论】：

【解决方案2】：

编辑：首先阅读 James McNellis 的答案 - 这是您必须执行的代码示例。但是递归是更重要的一点，他应该为那个特定的点点赞——不是我:)

您不能在此处使用内联函数，因为当您将 A 和 B 类声明为内联时，它们的完整定义不可用。将它们声明为普通函数，您就可以使用前向声明了。

classA.h

#ifndef _class_a_h_
#define _class_a_h_

#include "classB.h"

class B; //????

class A
{
public:
    A();
    virtual ~A();
    int num_a;
    B* ptr_b;
};

#endif //_class_a_h_

classB.h

#ifndef _class_b_h_
#define _class_b_h_

#include "classA.h"

class B
{
public:     
    B();
    virtual ~B();
    int num_b;
    A* ptr_a;
};

#endif //_class_b_h_

classes.cpp

#include "classA.h"
#include "classB.h"

A::A() {
    ptr_b = new B(); //????
}

A::~A() {
    if(ptr_b) delete ptr_b; //????
}

B::B() { 
    ptr_a = new A; //????
}

B::~B() { 
    if(ptr_a) delete ptr_a; //????
}

【讨论】：

但是...注意无限递归！
@Drew Hall：好点——没想到这一点。但不会在这里窃取詹姆斯·麦克内利斯的积分——他应得的。
我认为它根本不起作用。你试过自己编译吗？
你给了我太多的信任。我对你的回答做了一个小的更正（virtual 说明符只出现在函数声明中，而不是定义中）；我希望你不要介意。 @SepiDev：现在的代码将编译。您仍然需要解决此页面上提到的其他问题。
@James McNellis：Doh！谢谢！ @SepiDev：尝试像 James McNellis 所做的那样删除虚拟说明符。

【解决方案3】：

classB.h：在构造函数'B::B()'中：

classB.h:12：错误：无效使用不完整类型‘struct A’

A 未完全定义。你只给了它一个原型 (class A;)。

classB.h:6: 错误：前向声明 '结构A'

classB.h: 在析构函数‘virtual B::~B()':

我认为这是同样的问题。它需要知道A 是如何定义的，以便知道要释放多少内存。

重构您的代码以消除循环依赖。（A创造B，B创造A……创造B，创造A，创造B……）

【讨论】：

【解决方案4】：

简单的解决方案是将您的成员函数定义从外部提取到文件 classA.cpp 和 classB.cpp 中。从头文件中删除相互包含，并将它们插入到 .cpp 文件中。

类 A 或 B 的使用不只是在名称中（也就是说，除了命名其指针或引用类型之外），必须已经存在完整的类声明。对于您当前的包含/内联设计，其中一个不一定是完整的。通过将类实现拆分为 .cpp 文件，您可以让声明在实例化 A 或 B 类型的对象之前优雅地完成。

【讨论】：