对内置数据类型使用前向声明答案

【问题标题】：Using forward declarations for built in datatypes对内置数据类型使用前向声明
【发布时间】：2010-06-07 11:46:59
【问题描述】：

我知道我们将尽可能使用前向声明而不是包含来加快编译速度。

我有这样的课程Person。

#pragma once

#include <string>

class Person
{
public:
    Person(std::string name, int age);
    std::string GetName(void) const;
    int GetAge(void) const;
private:
    std::string _name;
    int _age;
};

还有这样的课程Student

#pragma once

#include <string>

class Person;

class Student
{
public:
    Student(std::string name, int age, int level = 0);
    Student(const Person& person);
    std::string GetName(void) const;
    int GetAge(void) const;
    int GetLevel(void) const;
private:
    std::string _name;
    int _age;
    int _level;
};

在 Student.h 中，我有一个前向声明 class Person; 以在我的转换构造函数中使用 Person。美好的。但是我已经完成了#include <string> 以避免在代码中使用std::string 时出现编译错误。这里如何使用前向声明来避免编译错误？有可能吗？

谢谢。

【问题讨论】：

你理解错了。尽可能不要使用前向声明，而是包含相关的头文件。
我从一些类似的文章中得到了这个想法。 www-subatech.in2p3.fr/~photons/subatech/soft/carnac/…
不要相信你在网上看到的一切。
遗憾的是，我在很多网站上都找到了这个提示：eventhelix.com/realtimemantra/headerfileincludepatterns.htm
如果 Bjarne Stroustrup 告诉您做某事 - 这可能是个好主意。如果网上某个不知名的人告诉你，你至少应该有点怀疑。

标签： c++ forward-declaration

【解决方案1】：

由于使用string作为

std::string _name;
//^^^^^^^^^ concrete member

将需要string 的整个结构，因此必须需要声明。你必须#include <string>。

string 的声明可以省略，例如：

std::string* _name;
//^^^^^^^^^^ pointer or reference

您可以使用前向声明，但我仍然建议您不要这样做，因为std::string 不是像 Person 或 Student 那样简单的结构类型，而是一个非常复杂的类型，涉及许多模板：

template<class charT, class traits = char_traits<charT>, class Allocator = allocator<charT> >
class basic_string { ... };
typedef basic_string<char> string;

如果转发声明错误（如class string;），实际使用时编译会因为类型冲突而失败。

【讨论】：

同理，如果我通过值传递Person，前向声明class Person;不够吗？
其实没有，如果你声明一个函数传值传递A类的实例，或者传值返回，并且不调用任何成员函数在上面，前向声明就是足够了，因为编译器不需要类的大小。
“如果你转发声明错误”...有没有办法正确地做到这一点？ AFAIK 不能以符合标准的方式完成，至少，按照stackoverflow.com/a/4801442/2757035 ......而且可能根本没有。但是，如果您在实现定义的基础上找到了适合您的方法，那是什么？

【解决方案2】：

您只能使用带有指针和引用的前向声明（因为它们的大小是固定的，与它们所引用的对象的大小无关）。如果按值使用特定的类，编译器需要它的完整定义（以便知道它的确切大小），因此前向声明是不够的。

因此，如果你这样定义Student

class Student
{
public:
    ...
    Student(const Person person);
    ...
private:
    Person person;
};

上述任何一个班级成员都会强制您在标题中使用#includePerson.h。

您很好理解，前向声明有助于避免编译依赖，从而减少编译时间。但是，这主要涉及用户定义的标头，因为这些标头会经常更改。标准库头文件不会改变，因此在这些情况下节省的空间并不大。

【讨论】：

事实上，GetPerson() 不会强迫你包含 Person.h。编译器不需要在其声明中知道函数返回类型的大小。

【解决方案3】：

您只能使用前向声明进行类型识别，例如在函数/方法指针参数原型中使用声明的类型时。如果您要声明一个成员变量（即 std::string _name;），编译器需要的比前向声明所能提供的要多一点。例如，如果有人执行 sizeof(Student)，编译器必须有权访问整个声明才能确定大小。

【讨论】：

@Peter, @Amardeep - 如果Student 类中有Person 类的成员，你的意思是这个class Person; 前向声明将不成立吗？
抱歉，我编辑了你的答案而不是我的 :-( 现在回滚了。
@bdhar：很抱歉我之前的评论回复......我误解了你的问题。答案是肯定的：如果 Student 有一个 Person 类型的成员，那么您必须包含“Person.h”。

【解决方案4】：

也许还可以考虑使用继承。

#include "Person.h" // i am afraid you need to

class Student : public Person
{
     ...

     protected:
         int _level;
         // no name and age, that is inhertianced from person
         // (if you want to access them from student, you maybe need to make them protected)
 };

【讨论】：

是的。谢谢！但是，这完全是一个不同的话题。我只是设计了这个例子，只是为了让我的查询更清楚。

【解决方案5】：

前向声明用于减少包含和解决循环依赖。但是，当在类的公共或受保护接口中使用转发时，您会将包含正确头文件的负担交给类的用户。除此之外，STL 中定义的转发类型可能无法按预期工作。例如，std::string 可能被定义为typedef basic_string<char> string;。用namespace std{ class string;} 向前声明它会给你一个编译错误。

【讨论】：