c++之類的前置聲明

 

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       作者：清林，部落格名：飛空靜渡

 

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

 

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

 

 

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

 

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，我問你一個問題，為什麼我們前置聲明時，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<br />{<br />public:<br />A(int a):_a(a),_b(_a){} // _b is new add</p><p>int get_a() const {return _a;}<br />int get_b() const {return _b;} // new add<br />private:<br />int _b; // new add<br />int _a;<br />};

 

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：

第一個改變當然是增加了_b變數和get_b()成員函數；

 

第二個改變是這個類的大小改變了，原來是4，現在是8。

 

第三個改變是成員_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<br />#include "a.h"<br />class B<br />{<br />...<br />private:<br />A a;<br />};

那麼我們的b.h也需要重新編譯。

如果是這樣的：

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

 

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。