伟大的 C++ 前向声明混乱

Question

假设我有一个 A 类和一个 B 类以及它们对应的标题：

啊。

#ifndef CLASS_A
#define CLASS_A

/* forward declare A */
class A;
/* includes */
#include "b.h"
/* define class A */
class A {
public:
    A() : p_b(nullptr) {}
    B *p_b;
};
#endif

b.h

#ifndef CLASS_B
#define CLASS_B

/* forward declare B */
class B;
/* includes */
#include "a.h"
/* define class B */
class B {
public:
    B() : m_a() {}
    A m_a;
};
#endif

这不起作用：

为了将 A 的实现编译成一个目标文件，我首先包含 ah，它转发声明 A，然后包含 bh，然后声明和定义 B。但是当 B 被定义时，它不知道 A 的大小，因此不能将 A 的对象声明为 B 的成员。

然而，A 不需要知道 B 的大小，因为它只有一个指向 B 的指针，并且可以在定义 B 之前完全定义。因此，在将 B 用作成员之前，可以完全知道 B 的大小，并且完整的声明应该没问题。

常识告诉 a.c 文件应始终如下所示：

#include "a.h"

[...]

我可以通过在 a.c 中包含 a.h 之前的 b.h 来实际解决问题吗？这是否违反了将实现文件的第一行包含在其标头中的某些神圣约定？

Answer 1

您以向后的方式使用前向声明。代码应该看起来更像这样：

啊。

#ifndef CLASS_A
#define CLASS_A

/* forward declare B */
class B;

/* define class A */
class A {
public:
    A() : p_b(nullptr) {}
    B *p_b;
};

#endif

b.h

#ifndef CLASS_B
#define CLASS_B

#include "a.h"

/* define class B */
class B {
public:
    B() : m_a() {}
    A m_a;
};

#endif

a.h 不需要知道B 实际上是什么，因为A 包含B* 指针而不是B 对象。所以a.h 根本不应该使用#include "b.h"，它应该向前声明B。

b.h 确实需要知道A 实际上是什么，因为B 包含一个A 对象而不是A* 指针。所以b.h应该使用#include "a.h"，它在定义A之前已经前向声明了B，然后b.h完成定义B。

a.c 然后可以使用#include "a.h" 来引入A 的声明，这样就可以完成定义实现了，并且只有当A 的方法需要访问@ 的成员时才可以使用#include "b.h" 987654347@。

Answer 2

让我们看看编译器在预处理器完成它之后看到了什么：

/* forward declare A */
class A;
/* includes */
/* forward declare B */
class B;
/* includes */
/* define class B */
class B {
public:
    B() : m_a() {}
    A m_a;
};
/* define class A */
class A {
public:
    A() : p_b(nullptr) {}
    B *p_b;
};

如您所见，B 的类定义在 A 完全定义之前，因此您的程序格式不正确。

在这里，您只需要一个前向声明（B），它应该在 A.h 中 A 的定义之前：

#ifndef CLASS_A
#define CLASS_A

// Forward declare B so that B* p_b is legal
class B;

// Note that B.h is *not* included here

class A {
public:
    A() : p_b(nullptr) {}
    B *p_b;
};
#endif

在这里，您通过前向声明 B 而不是包含 B 的完整定义来打破循环包含循环。大概在 A.cpp 中你会 #include B 的完整定义，以便你可以使用它的成员。

Answer 3

因为每个类都依赖于另一个类，所以两个类都应该定义在同一个头文件中（并且在同一个命名空间中）。如果由于某种原因它们必须位于不同的头文件中，这将起作用。

啊.h

#ifndef CLASS_A
#define CLASS_A

class B;

class A {
public:
    A() : p_b(nullptr) {}
    B *p_b;
};
#endif

B.h

#ifndef CLASS_B
#define CLASS_B

#include "a.h"

class B {
public:
    B() : m_a() {}
    A m_a;
};
#endif