前向声明的目的是什么？

Question

例如，在下面的示例中，如果在定义类之前声明类，将会获得什么额外的好处呢？

class test;

class test
{
  .....
};

- navid

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下次您可能希望有一个真正是标题的标题 :) - ereOn

将您的问题编辑为有意义的标题。 - Puppy

这似乎是 https://dev59.com/TXE85IYBdhLWcg3wvGOm 的重复，该问题因为重复而被关闭。 - Ferruccio

Answer 1

C++（类似于C语言）的设计目标是可以被单遍编译器实现。在编译器需要在类实际定义之前知道符号引用一个类的情况下，需要使用前向引用。其中经典的例子是当两个类需要包含指向彼此的指针时。

class B;

class A {
  B* b;
};

class B {
  A* a;
};

如果没有对B的前向引用，编译器就无法成功解析A的定义，而将B的定义放在A之前也不能解决这个问题。

在像C#这样需要两遍编译的语言中，您不需要前向引用。

class A {
  B b;
}

class B {
  A a;
}

因为编译器的第一遍扫描会获取所有符号定义。当编译器进行第二遍扫描时，它可以说：“我知道B是一个类，因为我在第一遍扫描中看到了这个定义”。

- Ferruccio

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@Lazer：我不清楚GCC的具体情况，但大多数现代C和C++编译器都使用多次遍历。它们只对实际源代码进行一次遍历，并将其转换为某种内部表示形式。然后，在生成代码的过程中，它们会对这种内部表示进行一次或多次优化遍历。 - Ferruccio

我认为多遍扫描是用于解析而不是优化的。 - Tobias Langner

对我来说，C和C++希望编译器在类范围内进行单遍通行的做法很奇怪，因为仅在汇编代码编译中解析标签就需要该编译器进行两次通行。要求特定的声明顺序对程序员来说似乎过于繁琐。 - Gravity

@Ferruccio：“你不能通过将B的定义放在A之前来解决问题。”为什么会这样？ - Mehdi Charife

@MehdiCharife - 这两个类相互引用。如果没有最初的前向声明，无论你以什么顺序放置它们，第一个类定义都将引用尚未定义的类。 - Ferruccio

@Ferruccio，我认为您的答案可以通过添加上述解释变得更加完整。 - Mehdi Charife

Answer 2

如果访问了类的成员/方法或需要知道其大小，则编译器需要该类的定义。在其他情况下，仅需使用前向声明即可。这可以节省编译时间。 例如：

class A { 
  B m_b; 
  C* m_ptrC;
}; 

对于这个类，你需要B的定义（需要大小），以及C的声明（指针有固定的大小）。只需要包含B的头文件，而不需要C的头文件。对于C，前向声明就足够了。

a.h:

#ifndef A_H
#define A_H

#include <b.h>
class C;

class A
{
  B m_b;
  C* m_ptrC;
}
#endif

使用c的前向声明（而不是包含c.h，这也是可能的）可以避免在包含a.h时每次都解析c.h，对于大型项目，这可能会节省很多编译时间。另一个好处是，在这种情况下，c.h的更改不会触发a的重新编译。我不知道编译器是否会识别这一点，如果你包含c.h而不是前向声明它。

要了解更多信息，请尝试理解pimpl习惯用法（只需搜索即可，你会得到很多结果）。

当然，在a.cpp中，如果你实际上对指向c的指针做了些什么（例如m_ptrC->Add()），你需要包含c.h。但是，与在头文件中读取n次相比，在大型项目中经常使用的类的a.cpp只读取一次。

前向声明还允许循环依赖关系。 例子：

class B;

class A {
 B* m_ptrB;
}

class B {
 A* m_ptrA;
}

请记住 - 如果您使用前向声明，就不能使用任何有关大小和方法的信息。如果两个类相互包含（其中一个类不需要前向引用），也是如此。我个人认为循环引用是不好的风格，如果可能的话应该避免使用。

有关更多信息：C++ FAQ

感谢您提供有关循环依赖的评论，我简单地忘记了它们。

- Tobias Langner

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编译器效率使用是合法的，但我认为循环引用的使用更适合作为考虑前向引用目的的起点。 - Brian

Answer 3

首先，类被声明，然后被定义。

声明：它只是告诉编译器：好的，这里有个东西（方法、类等），可以用给定的名称。它只将给定的名称与某些东西“绑定”起来。

定义：它告诉编译器：好的，这里是方法、类等实际上如何执行它们的任务的内容和方式。如果定义了某些东西，则编译器会为其实际分配空间。

你可以在这里查看。

- phimuemue

Answer 4

第一行是所谓的前向声明。它将类的名称带入当前命名空间，但并不实际定义它。

- bshields

Answer 5

嗯，这个问题不是很清楚。 然而，提供的代码声明了一个名为test的类，并在下面定义它，省略了实际成员（...）。

- Mau

Answer 6

简单来说，使用第一种形式时，您可以在不需要完整实现的情况下持有指向类的指针或引用。当两个类紧密交互且它们的实现或定义难以分离时，这非常有用。

- Puppy