詳解C++ 類的前置聲明的使用

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剛開始學習c++的人都會遇到這樣的問題：
定義一個類 class A，這個類裡面使用了類B的對象b，然後定義了一個類B，裡面也包含了一個類A的對象a，就成了這樣：

//a.h  #include "b.h"  class A  {  ....  private:      B b;  };  //另一個標頭檔  b.h  #include "a.h"  class B  {  ....  private:      A a;  };  

一編譯，就出現了一個互包含的問題了，這時就有人跳出來說，這個問題的解決辦法可以這樣，在a.h檔案中聲明類B，然後使用B的指標。

//a.h   //#include "b.h"  class B;   class A   {   ....   private:   B *b;   };   //b.h   #include "a.h"   class B  {   ....   private:   A a;   };  

然後，問題就解決了。

但是，有人知道問題是為什麼就被解決的嗎，也就是說，加了個前置聲明為什麼就解決了這樣的問題。下面，讓我來探討一下這個前置聲明。

類的前置聲明是有許多的好處的。我們使用前置聲明的一個好處是，從上面看到，當我們在類A使用類B的前置聲明時，我們修改類B時，只需要重新編譯類B，而不需要重新編譯a.h的（當然，在真正使用類B時，必須包含b.h）。

另外一個好處是減小類A的大小，上面的代碼沒有體現，那麼我們來看下：

//a.h  class B;  class A  {      ....  private:      B *b;  ....  };  //b.h  class B  {  ....  private:      int a;      int b;      int c;  };  

我們看上面的代碼，類B的大小是12（在32位機子上）。
如果我們在類A中包含的是B的對象，那麼類A的大小就是12（假設沒有其它成員變數和虛函數）。如果包含的是類B的指標*b變數，那麼類A的大小就是4，所以這樣是可以減少類A的大小的，特別是對於在STL的容器裡包含的是類的對象而不是指標的時候，這個就特別有用了。

在前置聲明時，我們只能使用的就是類的指標和引用（因為引用也是居於指標的實現的）。

那麼，問你一個問題，為什麼前置聲明只能使用類型的指標和引用呢？

如果你回答到：那是因為指標是固定大小，並且可以表示任意的類型，那麼可以給你80分了。為什麼只有80分，因為還沒有完全回答到。想要更詳細的答案，我們看下下面這個類：

class A  {  public:      A(int a):_a(a),_b(_a){} // _b is new add      int get_a() const {return _a;}      int get_b() const {return _b;} // new add  private:      int _b; // new add      int _a;  };  

我們看下上面定義的這個類A，其中_b變數和get_b()函數是新增加進這個類的。
那麼我問你，在增加進_b變數和get_b()成員函數後這個類發生了什麼改變，思考一下再回答。

好了，我們來列舉這些改變：

1. 增加了_b變數和get_b()成員函數；
2. 這個類的大小改變了，原來是4，現在是8。
3. 成員_a的位移地址改變了，原來相對於類的位移是0，現在是4了。

上面的改變都是我們顯式的、看得到的改變。還有一個隱藏的改變，想想是什麼。。。
這個隱藏的改變是類A的預設建構函式和預設拷貝建構函式發生了改變。
由上面的改變可以看到，任何調用類A的成員變數或成員函數的行為都需要改變，因此，我們的a.h需要重新編譯。

如果我們的b.h是這樣的：

//b.h  #include "a.h"  class B  {  ...  private:      A a;  }; 

那麼我們的b.h也需要重新編譯。

如果是這樣的：

//b.h  class A;  class B  {  ...  private:      A *a;  }; 

那麼我們的b.h就不需要重新編譯。

像我們這樣前置聲明類A：

class A;

是一種不完整的聲明，只要類B中沒有執行需要瞭解類A的大小或者成員的操作，則這樣的不完整聲明允許聲明指向A的指標和引用。
而在前一個代碼中的語句

A a;

是需要瞭解A的大小的，不然是不可能知道如果給類B分配記憶體大小的，因此不完整的前置聲明就不行，必須要包含a.h來獲得類A的大小，同時也要重新編譯類B。

再回到前面的問題，使用前置聲明只允許的聲明是指標或引用的一個原因是只要*這個聲明沒有執行需要瞭解類A的大小或者成員的操作就可以了，所以聲明成指標或引用是沒有執行需要瞭解類A的大小或者成員的操作的。

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