C++ 编译链接杂谈——前向声明

在我之前的文章《C++ 编译链接杂谈》中介绍了为什么对同一个函数/变量的声明可以在多个文件中多次出现，让人觉得 #include 头文件是一件比较随意的事情，不容易出问题。事实上，在 .cpp 中 #include 头文件确实比较随意，但是在 .hpp 中 #include 头文件还是需要考虑一些问题，本篇就讨论这些问题和解决这些问题的办法。

头文件循环引用

我要说的问题是头文件循环引用。我在最近编程的过程中，在针对一个类编写头文件时，如果用到了其他的类，我就不经思考地把那个类的头文件 #include 进来。一开始这么做没什么问题，后来我设计了两个类，他们的声明中互相用到了对方。在我依然 #include 对方的头文件后，就出了头文件循环引用的问题。

// coroutine.h#include "connection.h"// connection.h#include "coroutine.h"

无限递归的可能性

由于编译器会在预处理过程中将 #include 替换为头文件文本，如果你没有用 #ifndef 的方式避免重复 #include 同一个头文件，那么上面的头文件循环引用情形就会导致编译器永远替换不完 #include。

类型未定义的错误

如果你用 #ifndef 避免了重复 #include 的错误，依然有问题。比如但看 coroutine.h 头文件，当预处理时吧 connection.h 头文件替换进来后，conn.h 内部用到了 coroutine 类型，而该类型的定义在替换进来的头文件下面。这就引起了类型未定义的错误。

前向声明

// coroutine.hclass connection; // 这条语句就是前向声明

如果我们不 #include 其他头文件，而只是用前向声明的方式声明那个被依赖的类，就解开了互相依赖的循环。但前向声明也有局限，它不是完整定义，使用前向声明的头文件只能使用这个类的引用、指针，因为它（编译它的编译器）不知道这个类的大小、具体方法、属性等。

编写头文件时的讲究

上述问题提醒我们，在编写头文件时，首先最好不要有循环依赖的场景。如果非要有最好也是以指针的形式依赖，也不要随意 #include 其他头文件。换个角度，如果当你在 .cpp 文件中引入一个 .h 文件后，你发现你不知道有哪些 .h 文件被包含在了这个 .h 文件中，是不是也不太爽。是不是对这个程序都引用了哪些功能失去了掌控？所以一个头文件还是专注于自己的声明，不要引入其他乱七八糟的声明为好。