什么时候使用前置声明

问题

什么情况下使用前置声明？

回答

我们可以站在编译器的角度来思考这个问题：当你前置声明一个类型时，编译器就会知道这个类型的存在，但没法知道它的布局、大小、成员…所以我们也把前置声明的类型叫做不完全类型（incomplete type）。

假如你有下面的前置声明，

class X;

那么你可以做的如下，

1. 定义一个指针或引用 class Foo { X *p; X &r; };
2. 函数参数或返回值，但没法使用它们的成员变量或函数 void f1(X); X f2(); void f3(X*, X&) X& f4() X* f5()

你不能做的如下，

1. 用作基类 class Foo : X {} // compiler error!
2. 定义变量 class Foo { X m; // compiler error! }; void f1(X x) {} // compiler error! X f2() {} // compiler error，注意这里有个 {}，和上面的是不同的
3. 无法访问成员变量和成员函数 class Foo { X *m; void method() { m->someMethod(); // compiler error! int i = m->someField; // compiler error! } };

那么模板如何前置声明呢？例如以下的类模板，

template<typename Type, typename IDType=typename Type::IDType>
class Mappings
{
public:
    ...
    Type valueFor(const IDType& id) { // return value }
    ...
};

前置声明就是，

template<typename Type, typename IDType=typename Type::IDType> // 注意它的默认参数
class Mappings;

C++ 标准容器，例如 std::vector std::list 的前置声明需要加上它的命名空间，例如，

namespace std {
  template<class T, class Allocator = std::allocator<T>>
  class list;
}