一、同一头文件中类嵌套的疑问
假设我们有两个类A和B,分别定义在各自的头文件A.h和B.h中,但是在A中要用到B,B中也要用到A,像下面的写法是错误的:
class B;
class A
{
public:
B b;
};
class B
{
public:
A a;
};
因为在A对象中要开辟一块属于B的空间,而B中又有A的空间,是一个逻辑错误,无法实现的。在这里我们只需要把其中的一个A类中的B类型成员改成指针形式
就可以避免这个无限延伸的怪圈了。为什么要更改A而不是B?因为就算你在B中做了类似的动作,也仍然会编译错误,表面上这仅仅上一个先后顺序的问题。
为什么会这样呢?因为C++编译器自上而下编译源文件的时候,对每一个数据的定义,总是需要知道定义的数据的类型的大小。在预先声明语句class
B;之后,编译器已经知道B是一个类,但是其中的数据却是未知的,因此B类型的大小也不知道。这样就造成了编译失败,VC++6.0下会得到如下编译错
误:
error C2079: 'b' uses undefined class 'B'
将A中的b更改为B指针类型之后,由于在特定的平台上,指针所占的空间是一定的(在Win32平台上是4字节),这样可以通过编译。
二、不同头文件中的类的嵌套在实际编程中,不同的类一般是放在不同的相互独立的头文件中的,这样两个类在相互引用时又会有不一样的问题。重复编译是问题出现的根本原因。为了保证头文 件仅被编译一次,在C++中常用的办法是使用条件编译命令。
Example:
animal.h
class animal
{
......
};
animal.cpp
#include "animal.h"
#include <iostream.h>
......
fish.h
#include "animal.h"
class fish
{
......
};
fish.cpp
#include "fish.h"
#include <iostream.h>
......
main.cpp
#include "animal.h"
#include "fish.h"
void main()
{
......
}
编译文件,会出现class type redefinition的错误
为什么会出现类重复定义的错误呢?请读者仔细查看EX10.cpp文件,在这个文件中包含了animal.h和fish.h这两个头文件。当编译器编译
EX10.cpp文件时,因为在文件中包含了animal.h头文件,编译器展开这个头文件,知道animal这个类定义了,接着展开 fish.h
头文件,而在fish.h头文件中也包含了animal.h,再次展开animal.h,于是animal这个类就重复定义了。
要解决头文件重复包含的问题,可以使用条件预处理指令。
修改后的头文件如下:
animal.h
#ifndef ANIMAL_H_H
#define ANIMAL_H_H
class animal
{
......
};
#endif
fish.h
#include "animal.h"
#ifndef FISH_H_H
#define FISH_H_H
class fish
{
......
};
#endif
我们再看EX10.cpp的编译过程。当编译器展开animal.h头文件时,条件预处理指令判断ANIMAL_H_H没有定义,于是就定义它,然后继续
执行,定义了animal这个类;接着展开fish.h头文件,而在fish.h头文件中也包含了animal.h,再次展开
animal.h,这个时候条件预处理指令发现ANIMAL_H_H已经定义,于是跳转到#endif,执行结束。
但是不要以为使用了这种机制就全部搞定了,比如在以下的代码中:
//文件A.h中的代码
#pragma once
#include "B.h"
class A
{
public:
B* b;
};
//文件B.h中的代码
#pragma once
#include "A.h"
class B
{
public:
A* a;
};
这里两者都使用了指针成员,因此嵌套本身不会有什么问题,在主函数前面使用#include "A.h"之后,主要编译错误如下:
error C2501: 'A' : missing storage-class or type specifiers
仍然是类型不能找到的错误。其实这里仍然需要前置声明。分别添加前置声明之后,可以成功编译了。代码形式如下:
//文件A.h中的代码
#pragma once
#include "B.h"
class B;
class A
{
public:
B* b;
};
//文件B.h中的代码
#pragma once
#include "A.h"
class A;
class B
{
public:
A* a;
};
这样至少可以说明,头文件包含代替不了前置声明。有的时候只能依靠前置声明来解决问题。我们还要思考一下,有了前置声明的时候头文件包含还是必要的
吗?我们尝试去掉A.h和B.h中的#include行,发现没有出现新的错误。那么究竟什么时候需要前置声明,什么时候需要头文件包含呢?
三、两点原则
头文件包含其实是一件很烦琐的工作,不但我们看着累,编译器编译的时候也很累,再加上头文件中常常出现的宏定义。感觉各种宏定义的展开是非常耗时间的,远不如自定义函数来得速度。我仅就不同头文件、源文件间的句则结构问题提出两点原则,仅供参考:
第一个原则应该是,如果可以不包含头文件,那就不要包含了。这时候前置声明可以解决问题。如果使用的仅仅是一个类的指针,没有使用这个类的具体对象(非指针),也没有访问到类的具体成员,那么前置声明就可以了。因为指针这一数据类型的大小是特定的,编译器可以获知。
第二个原则应该是,尽量在CPP文件中包含头文件,而非在头文件中。假设类A的一个成员是是一个指向类B的指针,在类A的头文件中使用了类B的前置声明并
编译成功,那么在A的实现中我们需要访问B的具体成员,因此需要包含头文件,那么我们应该在类A的实现部分(CPP文件)包含类B的头文件而非声明部分
(H文件)。
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