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浅析C++中前置声明的应用与陷阱

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发表于 2019-1-6 21:45:20 | 显示全部楼层 |阅读模式

以下是对C++中前置声明的应用与陷阱进行了详细的分析介绍,需要的朋友参考下

前置声明的使用
有一定C++开发经验的朋友可能会遇到这样的场景:两个类A与B是强耦合关系,类A要引用B的对象,类B也要引用类A的对象。好的,不难,我的第一直觉让我写出这样的代码:

复制代码 代码如下:

// A.h
#include "B.h"
class A
{

public:
    A(void);
    virtual ~A(void);
};
//A.cpp
#include "A.h"
A::A(void)
{
}
A::~A(void)
{
}
// B.h
#include "A.h"
class B
{
    A a;
public:
    B(void);
    ~B(void);
};
// B.cpp
#include "B.h"
B::B(void)
{
}
B::~B(void)
{
}

好的,完成,编译一下A.cpp,不通过。再编译B.cpp,还是不通过。编译器都被搞晕了,编译器去编译A.h,发现包含了B.h,就去编译B.h。编译B.h的时候发现包含了A.h,但是A.h已经编译过了(其实没有编译完成,可能编译器做了记录,A.h已经被编译了,这样可以避免陷入死循环。编译出错总比死循环强点),就没有再次编译A.h就继续编译。后面发现用到了A的定义,这下好了,A的定义并没有编译完成,所以找不到A的定义,就编译出错了。提示信息如下:
1>d:/vs2010/test/test/a.h(5): error C2146: syntax error : missing ';' before identifier 'b'
1>d:/vs2010/test/test/a.h(5): error C4430: missing type specifier - int assumed. Note: C++ does not support default-int
1>d:/vs2010/test/test/a.h(5): error C4430: missing type specifier - int assumed. Note: C++ does not support default-int
那怎么办?有办法,C++为我们提供了前置声明。前置声明是什么?举个形象点的例子,就是我要盖一个屋子(CHOuse),光有屋子还不行啊,我还得有床(CBed)。但是屋子还没盖好,总不能先买床吧,床的大小我定了,改天买。先得把房子盖好,盖房子的时候我先给床留个位置,等房子盖好了,我再决定买什么样的床。前置声明就是我在声明一个类(CHouse)的时候,用到了另外一个类的定义(CBed),但是CBed还没有定义呢,而且我还先不需要CBed的定义,只要知道CBed是一个类就够了。那好,我就先声明类CBed,告诉编译器CBed是一个类(不用包含CBed的头文件):
复制代码 代码如下:

class CBed;

然后在CHouse中用到CBed的,都用CBed的指针类型代(因为指针类型固定大小的,但是CBed的大小只用知道了CBed定义才能确定)。等到要实现CHouse定义的时候,就必须要知道CBed的定义了,那是再包好CBed的头文件就行了。

前置声明有时候很有用,比如说两个类相互依赖的时候要。还有前置声明可以减少头文件的包含层次,减少出错可能。上面说的例子。

复制代码 代码如下:

// House.h
class CBed; // 盖房子时:现在先不买,肯定要买床的
class CHouse
{
    CBed* bed; // 我先给床留个位置
public:
    CHouse(void);
    virtual ~CHouse(void);
    void GoToBed();
};
// House.cpp
#include "Bed.h"
#include "House.h" // 等房子开始装修了,要买床了
CHouse::CHouse(void)
{
    bed = new CBed(); // 把床放进房子
}
CHouse::~CHouse(void)
{
}
void CHouse::GoToBed()
{
    bed->Sleep();
}
// Bed.h
class CBed
{
public:
    CBed(void);
    ~CBed(void);
    void Sleep();
};
// Bed.cpp
#include "Bed.h"
CBed::CBed(void)
{
}
CBed::~CBed(void)
{
}
void CBed::Sleep()
{
}

前置声明中的陷阱
注意这里有陷阱:
1、CBed* bed;必须用指针或引用
引用版本:
复制代码 代码如下:

// House.h
class CBed; // 盖房子时:现在先不买,肯定要买床的
class CHouse
{
    CBed& bed; // 我先给床留个位置
    // CBed bed; // 编译出错
public:
    CHouse(void);
    CHouse(CBed& bedTmp);
    virtual ~CHouse(void);
    void GoToBed();
};
// House.cpp
#include "Bed.h"
#include "House.h" // 等房子开始装修了,要买床了
CHouse::CHouse(void)
    : bed(*new CBed())
{
    CBed* bedTmp = new CBed(); // 把床放进房子
    bed = *bedTmp;
}
CHouse::CHouse(CBed& bedTmp)
    : bed(bedTmp)
{
}
CHouse::~CHouse(void)
{
    delete &bed;
}
void CHouse::GoToBed()
{
    bed.Sleep();
}

2、不能在CHouse的声明中使用CBed的方法
使用了未定义的类型CBed;
bed->Sleep的左边必须指向类/结构/联合/泛型类型
复制代码 代码如下:

class CBed; // 盖房子时:现在先不买,肯定要买床的
class CHouse
{
    CBed* bed; // 我先给床留个位置
    // CBed bed; // 编译出错
public:
    CHouse(void);
    virtual ~CHouse(void);
    void GoToBed()
    {
        bed->Sleep();  // 编译出错,床都没买,怎么能睡
    }
};

3、在CBed定义之前调用CBed的析构函数
复制代码 代码如下:

// House.h
class CBed; // 盖房子时:现在先不买,肯定要买床的
class CHouse
{
    CBed* bed; // 我先给床留个位置
    // CBed bed; // 编译出错
public:
    CHouse(void);
    virtual ~CHouse(void);
    void GoToBed();
    void RemoveBed()
    {
        delete bed; // 我不需要床了,我要把床拆掉。还没买怎么拆?
    }
};
// House.cpp
#include "Bed.h"
#include "House.h" // 等房子开始装修了,要买床了
CHouse::CHouse(void)
{
    bed = new CBed(); // 把床放进房子
}
CHouse::~CHouse(void)
{
    int i = 1;
}
void CHouse::GoToBed()
{
    bed->Sleep();
}
// Bed.h
class CBed
{
    int* num;
public:
    CBed(void);
    ~CBed(void);
    void Sleep();
};
// Bed.cpp
#include "Bed.h"
CBed::CBed(void)
{
    num = new int(1);
}
CBed::~CBed(void)
{
    delete num; // 调用不到
}
void CBed::Sleep()
{
}
//main.cpp
#include "House.h"
int main()
{
    CHouse house;
    house.RemoveBed();
}

前置声明解决两个类的互相依赖
接下来,给出开篇第一个问题的答案:
复制代码 代码如下:

// A.h
class B;
class A
{
    B* b;
public:
    A(void);
    virtual ~A(void);
};
//A.cpp
#include "B.h"
#include "A.h"
A::A(void)
{
    b = new B;
}
A::~A(void)
{
}
// B.h
class A;
class B
{
    A a;
public:
    B(void);
    ~B(void);
};
// B.cpp
#include "A.h"
#include "B.h"
B::B(void)
{
    a = New A;
}
B::~B(void)
{
}

前置声明在友元类方法中的应用
《C++ Primer 4Edition》在类的友元一章节中说到,如果在一个类A的声明中将另一个类B的成员函数声明为友元函数F,那么类A必须事先知道类B的定义;类B的成员函数F声明如果使用类A作为形参,那么也必须知道类A的定义,那么两个类就互相依赖了。要解决这个问题必须使用类的前置声明。例如:
复制代码 代码如下:

// House.h
#include "Bed.h"
class CHouse
{
    friend void CBed::Sleep(CHouse&);
public:
    CHouse(void);
    virtual ~CHouse(void);
    void GoToBed();
    void RemoveBed()
    {
    }
};
// House.cpp
#include "House.h"
CHouse::CHouse(void)
{
}
CHouse::~CHouse(void)
{
    int i = 1;
}
void CHouse::GoToBed()
{
}
// Bed.h
class CHouse;
class CBed
{
    int* num;
public:
    CBed(void);
    ~CBed(void);
    void Sleep(CHouse&);
};
// Bed.cpp
#include "House.h"
CBed::CBed(void)
{
    num = new int(1);
}
CBed::~CBed(void)
{
    delete num;
}
void CBed::Sleep(CHouse& h)
{
}

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