[C++] 前向声明(forward declaration)

2021-10-25 22:17:05

1.前向声明只是一种“声明”

2.为什么前向声明在C++中是必要的

编译器想要确定没有拼写错误，并且传递给函数的参数也是对的，因此编译器要求在调用任何函数之前，必须首先看到该函数的声明。简而言之，任何变量或函数等，都是要求先声明再使用。

3.前向声明和定义之间的区别

函数声明需要提供返回类型，调用约定，方法名，参数以及参数类型，而定义要求有代码实现。

4.前向声明能显著缩短编译链接时间

通过使用 #include一些含有函数声明的头文件，你可以将函数声明加到你的当前 .cpp文件或 .h文件中，然而，这会拖慢编译时间。尤其是如果在.h文件中#include 头文件时，这是因为，任何#include你写的.h文件的文件，结局是都将#include你所#include的头文件，编译器一下子需要编译无穷无尽的文件，即使需要调用的实际上只有一两个函数。
为了避免这种情况，你可以使用前向声明，也就是在文件顶部给出函数声明。对于大型项目，使用前向声明有可能使数小时的编译时间压缩为只需要几分钟。

5.当两个定义互相使用对方时，打破循环

除此之外，实现前向声明可以打破循环。这种情况是，两个函数试图互相调用对方。如果出现这种情况，可以#include一个头文件，但是那个头文件又试图#include你目前正在写的文件，两个文件互相#include，可以使用前向声明解决这个问题。即一个文件使用前向声明，另一个文件使用 #include。

举例:

文件Car.h:

// File Car.h
#include "Wheel.h"  // Include Wheel's definition so it can be used in Car.
#include <vector>
class Car
{
    std::vector<Wheel> wheels;
};

但是对于头文件 Wheel.h，必须提供Car 的声明，原因是因为类Wheel含有一个指向Car的指针，但是不能在文件 Wheel.h 中包含Car.h，如果包含，将产生编译错误。如果Wheel.h 包含 Car.h, Car.h 又会包含 Wheel.h, Wheel.h 又会包含Car.h, 如此将陷入不断的循环中，所以编译器没有这样做，而是引发了一个错误。
解决这个问题的方法是声明Car，不能使用包含：

// File Wheel.h
class Car;     // forward declaration
class Wheel
{
    Car* car;
};

如果类 Wheel 含有方法，这些方法需要调用Car的方法，那么Wheel的方法可以定义在文件Wheel.cpp 中，Wheel.cpp 可以包含Car.h, 但不会导致循环。

6 另一个例子

相对简单的例子，两个文件 main.cpp 和 add.cpp, 使用前向声明，不包含头文件，一样可以编译通过：

// add.cpp:
int add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

// main.cpp:
#include <iostream>
int add(int x, int y); // 前向声明
int main()
{
    std::cout << "The sum of 3 and 4 is " << add(3, 4) << std::endl;
    return 0;
}

[1] https://*.com/questions/4926105/what-is-forward-declaration-in-c
[2] https://*.com/questions/553682/when-can-i-use-a-forward-declaration
[3] https://*.com/questions/4757565/what-are-forward-declarations-in-c
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