C++中標頭檔相互包含的幾點問題

　　閱讀: 222 評論: 0 作者: mini資料庫 發表於 2009-05-29 20:00 原文連結

一、類嵌套的疑問

C++標頭檔重複包含實在是一個令人頭痛的問題，前一段時間在做一個簡單的資料結構示範程式的時候，不只一次的遇到這種問題。假設我們有兩個類A和B，分別定義在各自的有檔案A.h和B.h中，但是在A中要用到B，B中也要用到A，但是這樣的寫法當然是錯誤的：
class B;

class A
{
      public:
          B b;
};

class B
{
      public:
          A a;
};
因為在A對象中要開闢一塊屬於B的空間，而B中又有A的空間，是一個邏輯錯誤，無法實現的。在這裡我們只需要把其中的一個A類中的B類型成員改成指標形式就可以避免這個無限延伸的怪圈了。為什麼要更改A而不是B？因為就算你在B中做了類似的動作，也仍然會編譯錯誤，表面上這僅僅上一個先後順序的問題。
      為什麼會這樣呢？因為C++編譯器自上而下編譯源檔案的時候，對每一個資料的定義，總是需要知道定義的資料的類型的大小。在預先聲明語句class B;之後，編譯器已經知道B是一個類，但是其中的資料卻是未知的，因此B類型的大小也不知道。這樣就造成了編譯失敗，VC++6.0下會得到如下編譯錯誤：
      error C2079: 'b' uses undefined class 'B'
將A中的b更改為B指標類型之後，由於在特定的平台上，指標所佔的空間是一定的（在Win32平台上是4位元組），這樣可以通過編譯。

二、不同標頭檔中的類的嵌套

      在實際編程中，不同的類一般是放在不同的相互獨立的標頭檔中的，這樣兩個類在相互引用時又會有不一樣的問題。重複編譯是問題出現的根本原因。為了保證標頭檔僅被編譯一次，在C++中常用的辦法是使用條件編譯命令。在標頭檔中我們常常會看到以下語句段（以VC++6.0自動產生的標頭檔為例）：

#if !defined(AFX_STACK_H__1F725F28_AF9E_4BEB_8560_67813900AE6B__INCLUDED_)
#define AFX_STACK_H__1F725F28_AF9E_4BEB_8560_67813900AE6B__INCLUDED_
      //很多語句……
#endif

其中首句#if !defined也經常做#ifndef，作用相同。意思是如果沒有定義過這個宏，那麼就定義它，然後執行直到#endif的所有語句。如果下次在與要這段代碼，由於已經定義了那個宏，因此重複的代碼不會被再次執行。這實在是一個巧妙而高效的辦法。在高版本的VC++上，還可以使用這個命令來代替以上的所有：
      #pragma once
它的意思是，本檔案內的代碼只被使用一次。

      但是不要以為使用了這種機制就全部搞定了，比如在以下的代碼中：

//檔案A.h中的代碼
#pragma once

#include "B.h"

class A
{
      public:
          B* b;
};

//檔案B.h中的代碼
#pragma once

#include "A.h"

class B
{
      public:
          A* a;
};

這裡兩者都使用了指標成員，因此嵌套本身不會有什麼問題，在主函數前面使用#include "A.h"之後，主要編譯錯誤如下：
      error C2501: 'A' : missing storage-class or type specifiers
仍然是類型不能找到的錯誤。其實這裡仍然需要前置聲明。分別添加前置聲明之後，可以成功編譯了。代碼形式如下：

//檔案A.h中的代碼
#pragma once

#include "B.h"

class B;

class A
{
      public:
          B* b;
};

//檔案B.h中的代碼
#pragma once

#include "A.h"

class B;

class B
{
      public:
          A* a;
};

這樣至少可以說明，標頭檔包含代替不了前置聲明。有的時候只能依靠前置聲明來解決問題。我們還要思考一下，有了前置聲明的時候標頭檔包含還是必要的嗎？我們嘗試去掉A.h和B.h中的#include行，發現沒有出現新的錯誤。那麼究竟什麼時候需要前置聲明，什麼時候需要標頭檔包含呢？

三、兩點原則

      標頭檔包含其實是一想很煩瑣的工作，不但我們看著累，編譯器編譯的時候也很累，再加上標頭檔中常常出現的宏定義。感覺各種宏定義的展開是非常耗時間的，遠不如自訂函數來得速度。我僅就不同標頭檔、源檔案間的句則結構問題提出兩點原則，僅供參考：

第一個原則應該是，如果可以不包含標頭檔，那就不要包含了。這時候前置聲明可以解決問題。如果使用的僅僅是一個類的指標，沒有使用這個類的具體對象（非指標），也沒有訪問到類的具體成員，那麼前置聲明就可以了。因為指標這一資料類型的大小是特定的，編譯器可以獲知。

第二個原則應該是，盡量在CPP檔案中包含標頭檔，而非在標頭檔中。假設類A的一個成員是是一個指向類B的指標，在類A的標頭檔中使用了類B的前置聲明並便宜成功，那麼在A的實現中我們需要訪問B的具體成員，因此需要包含標頭檔，那麼我們應該在類A的實現部分（CPP檔案）包含類B的標頭檔而非聲明部分(H檔案)。

 

from http://hi.baidu.com/shilyx/blog/item/c1e3f7f277e29811b17ec5f2.html

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