C++中要用类A时,什么时候#include "A.h",什么时候用class A申明?

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通常来说,你都不需要主动去写class A这种前置声明。应该仅当出现了头文件循环依赖导致编译失败的时候,才去考虑去写前置声明!

头文件循环依赖,就是说两个头文件互相include了对方,这样编译会出问题。举个例子。

有a.h(里面用了类型B的指针,所以include了b.h):

#pragma once

#include "b.h"
class A {
public:
    A():_b(nullptr) {}
    ~A() {}

    void set_b(B* b) {
        _b = b;
    }
    B* get_b() {
        return _b;
    }

private:
    B* _b;
};

有b.h:

#pragma once
#include "a.h"

class B {
public:
    B(int i):_i(i) {}
    ~B() {}

    int i() {
        return _i;
    }

    void foo(A& a) {
        B* b = a.get_b();
        b->_i += _i;
    }

private:
    int _i;
};

有main.cpp (包含main函数)

#include "a.h"
#include "b.h"
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    A a;
    B b(3);
    a.set_b(&b);

    B b2(7);
    b2.foo(a);

    cout << a.get_b()->i() << endl;
    return 0;
}


编译main.cpp失败,报错:

./b.h:13:14: error: unknown type name 'A'
 void foo(A& a) {
 ^
1 error generated.


修改方法,因为a.h中只出现了类型B的指针,而未调用其成员函数或成员变量,故可以修改a.h删除include "b.h",增加类型B的前置声明。

#pragma once

class B; // 前置声明!
class A {
public:
    A():_b(nullptr) {}
    ~A() {}

    void set_b(B* b) {
        _b = b;
    }
    B* get_b() {
        return _b;
    }

private:
    B* _b;

};

编译main.cpp通过。

当前前置声明也不是万能的解药,请注意前面的加粗黑字:

因为a.h中只出现了类型B的指针,而未调用其成员函数或成员变量,故……

换言之,如果a.h中使用了类型B的成员函数,则无法通过更改为前置声明的方式,来让编译通过。

比如:

#pragma once
#include <iostream>
class B;
class A {
public:
    A():_b(nullptr) {}
    ~A() {}

    void set_b(B* b) {
        std::cout<< b->i() << std::endl; // !使用了B的成员函数
        _b = b;
    }
    B* get_b() {
        return _b;
    }

private:
    B* _b;

};

编译报错:

./a.h:10:22: error: member access into incomplete type 'B'
        std::cout<< b->i() << std::endl;
                     ^
./a.h:3:7: note: forward declaration of 'B'
class B;


这时候只能老老实实地改代码,重新梳理并设计类A和类B的关系!


看起来有点乱,记不住?其实不难理解,因为对C++而言,不管是什么指针,它的大小都是确定的。所以只要a.h中只是出现B的指针(或引用)而没有调用其具体的成员函数,C++编译器是可以不去在此时理解B的具体定义的(故只添加class B的声明即可),一旦a.h中用到了B的成员函数,则不然。

在一些情况下必须要用include的形式,常见的情况比如当前文件中某个类的类声明使用了class A的value(即非指针或引用),再比如这个类继承自class A ... 总之在依赖于class A的完整声明的情况下必须要用include,如果用了前置声明编译器会提示incomplete type

还有一些情况下必须要用前置声明:有一些情况下只使用include会产生头文件的循环引用,这时如果加了#ifndef保护header会产生一些乍一看莫名其妙的编译错误,比如a.h(定义了class A)和b.h(定义了class B)相互引用,在一个cc文件中引用a.h的话编译器会提示在class B中找不到class A的定义。在这种情况下必须使用前置声明(以及从类的设计上考虑这种循环引用是否是必要的)

当然还有更多的情况两种形式都可以,这时使用前置声明的主要优势是可以减少修改header时重新编译所需要的时间:比如说在很多编译系统下,如果b.hinlcude了a.hc.h inlcude了b.h,那么当a.h发生变动的时候会触发所有include了c.h的文件的重新编译,尽管这些文件可能并没有真正的用到class A,而最坏情况下整个项目都会被重新编译,这在某些中大型项目中可能是灾难性的(从编译时间的角度讲)。而使用前置声明的主要劣势在于一定程度上降低了代码的可读性(include时很容易找到声明的位置)以及可能增加潜在的维护成本(我个人认为在一定程度上是可控的),知乎上已经有回答对此说明了很清楚了:

各个大公司的code style中有的倾向于前置声明,有的倾向于使用include,这个问题并没有一个明确的答案,在团队中能够达成一致就好