调用方法时的C++前向声明问题

Question

我有一个我认为与前向声明有关的问题，但也许不是。

以下是相关代码：

啊.h

#ifndef A_H_
#define A_H_

#include "B.h"

class A
{
    private:
        B b;

    public:
        A() : b(*this) {}
    
        void bar() {}
};

#endif /*A_H_*/

B.h

#ifndef B_H_
#define B_H_

#include "A.h"

class A;

class B
{
    private:
        A& a;

    public:
        B(A& a) : a(a) {}
    
        void foo() { /*a.bar();*/ } //doesn't compile
};

#endif /*B_H_*/

main.cpp

#include "A.h"

int main()
{
    A a;

    return 0;
}

问题似乎在于 A::bar() 的调用。程序成功编译，直到我尝试调用此方法，此时出现两个错误：

错误：不完整类型“struct A”的使用无效

错误：“结构 A”的前向声明

我认为这是因为 A::bar() 尚未定义或声明，因为两个标题相互引用。但是，我转发了声明的 A 类并且不知道我还需要做什么。我是 C++ 新手，所以请原谅我。我在网上其他任何地方都找不到这个问题的答案。一如既往，提前致谢！

Answer 1

你有一个循环引用，所以你需要分开 B.h.尝试类似：

B.h：

#ifndef B_H_
#define B_H_

// don't include A.h here!

class A;

class B
{
   private:
      A& a;

   public:
      B(A& a) : a(a) {}

      void foo();
};

#endif /*B_H_*/

B.cpp：

#include "B.h"
#include "A.h"

void B::foo() { a.bar(); } // now you're ok

编辑：解释为什么需要将其拆分为两个文件：

B 类包含对A 的引用，它可以是所谓的不完整 类型。你不能在它上面调用任何函数，因为编译器还不知道A 到底是什么——它只知道它是某种类。一旦你包含了 A.h（在 .cpp 文件中），那么A 就是一个完整的类型，你可以用它做任何你喜欢的事情。

您不能将整个内容保存在一个头文件中，因为您会得到一个循环引用。您正在使用包含防护来防止无限循环，但是您得到了您不想要的东西。当你编译 main.cpp 时，看看编译器会得到什么，就像你以前一样：

// #include "A.h" ==>
#define A_H_

// #include "B.h" ==>
#define B_H_

// #include "A.h" ==> nothing happens! (since A_H_ is already defined)

class A;

class B {
private:
    A& a;

public:
    B(A& a) : a(a) {}

    void foo() { a.bar(); } // <-- what the heck is A here?
                            //     it's not defined until below
};

class A {
private:
   B b;

public:
   A() : b(*this) {}

   void bar() {}
};

int main() {
    A a;
    return 0;
}

Answer 2

#include<file.h> 行只会将行替换为file.h 的内容。因此，当计算机尝试编译您的main.cpp 时，它会将所有内容放在一起，如下所示。在你想使用 A::bar() 的地方，它还没有被定义。

// result from #include "A.h"

#ifndef A_H_
#define A_H_

// Now, #include "B.h" in A.h will get you the following
#ifndef B_H_
#define B_H_

// here you include "A.h" again, but now it has no effect
// since A_H_ is already defined

class A;

class B
{
    private:
            A& a;
    public:
            B(A& a) : a(a) {}
            // Oops, you want to use a.bar() but it is not defined yet
            void foo() { /*a.bar();*/ } 
};

#endif /*B_H_*/

class A
{
    private:
            B b;
    public:
            A() : b(*this) {}
            void bar() {}
};
#endif /*A_H_*/

// now this is your main function
int main()
{
    A a;
    return 0;
}

Answer 3

正如其他几个人所提到的，循环引用似乎是您的问题。另一个短语是“相互依赖”。但是，与其尝试找到正确的语法来编译和运行您的应用程序（我假设实际问题存在于一个比您发布的内容稍微高级的程序中），我鼓励您从一个对象来解决问题 -面向设计的立场。

作为一般规则，应尽可能避免相互依赖。我之前在自己的代码中遇到过这个问题（这导致了几天的调试，扯掉我的头发，诅咒我的编译器），这就是我最终能够克服它的方法。我将提出一个我自己的问题的淡化版本，作为如何解决这个问题的具体例子，所以希望你能找出这一切背后的隐藏含义，最终一切都会变得有意义。

假设我们有两个类：Data 和 DataAnalyzer

Data 持有对 DataAnalyzer（用于分析数据）的引用，而 DataAnalyzer 持有对 Data（要分析的数据）的引用——相互依赖！为了消除这种依赖性，我们从 DataAnalyzer 中提取了一个接口（在 C++ 中，一个纯虚拟类），它定义了 DataAnalyzer 所需的公共方法/属性。它可能看起来像：

class IAnalyzer
{
public:
    virtual void Analyze () = 0;
};

当我们定义DataAnalyzer时，我们这样做：

class DataAnalyzer : public IAnalyzer
{
public:
    DataAnalyzer (Data* data);

    virtual void Analyze (); // defined in DataAnalyzer.cpp
};

数据看起来像：

class Data
{
public:
    Data ();

    IAnalyzer* Analyzer;
};

在你的控制器类的某个地方，你可能有类似的东西：

void main ()
{
    Data*  data = new Data ();
    data->Analyzer = new DataAnalyzer (data);
}

现在，Data 是独立存在的（据它所知，IAnalyzer 不需要对 Data 的引用），只有 DataAnalyzer 依赖于 Data。如果你想继续，你可以继续去掉DataAnalyzer对Data的依赖，但为了简单的打破相互依赖，这样就足够了。

警告：我没有编译测试过这段代码，所以它可能需要一些小的调整才能正确编译和运行。

祝你好运！

Answer 4

如果你真的希望 B::foo 是内联的，你可以在 B.h 中实现，虽然我不推荐它。

B.h：

#ifndef B_H_
#define B_H_

// Forward declaration of A.
class A;

class B
{
private:
    A& a;

public:
    B(A& a) : a(a) {}

    void foo();
};

// Include definition of A after definition of B.
#include "A.h"

inline void B::foo()
{
    a.bar();
}

#endif /*B_H_*/

啊哈：

// Include definition of B before definition of A.
// This must be done before the ifndef A_H_ include sentry,
// otherwise A.h cannot be included without including A.h first.
#include "B.h"

#ifndef A_H_
#define A_H_

class A
{
private:
    B b;

public:
    A() : b(*this) {}

    void bar() {}
};

#endif /*A_H_*/

Answer 5

在 B.h 中，您包括 A.h 以及前向声明 A。

你需要将B.h分成B.h和B.cpp，或者去掉前向声明。

PS 你也有一个循环依赖。 A.h 包括 B.h，反之亦然。不过，你的警卫发现了问题；）

Answer 6

要添加到另一个答案（循环引用，这是正确答案），如果您来自 C#/Java，请了解 C++ 是不同的，因为文件是按顺序解析的（而不是作为一个整体来考虑） )。因此，您需要小心确保在使用之前定义所有内容，按照包含文件的实际顺序（和/或根据需要将功能分离到 .cpp 文件中）。