Question

我很好奇是否有可能创建两个类，每个类都拥有另一个类的std::vector。我的第一个猜测是，这是不可能的，因为std::vector需要一个完整的类型，而不仅仅是一个前向声明。

#include <vector>

class B;
class A { std::vector<B> b; };
class B { std::vector<A> a; };

我认为std::vector的声明会立即导致失败，因为此时B的类型不完整。但是，这在gcc和clang下成功编译，没有任何警告。为什么这不会导致错误？

Answer 1

T.C评论说，这实际上是未定义的行为，正在对标准的变更请求中解决。违反的规则显然是[res.on.functions] 2.5：

特别是，在以下情况下效果未定义：[...]


如果在实例化模板组件时将不完整类型（3.9）用作模板参数，除非特别允许该组件。

无论如何它的作用（以及它可以标准化的原因）是双重的：

您的程序只包含类型定义;没有创建对象，没有调用函数，也没有生成代码。如果我们通过消除B的定义（不需要它）来简化它，然后尝试创建A的实例，它就会失败：
```
class B;
class A { std::vector b; };
A a; // error: ctor and dtor undefined for incomplete type B.
```
正如预期的那样，失败也是一个简单的
```
std::vector b;
```
两种情况下的原因是编译器必须生成代码，而不仅仅是语法相关的纯类型声明。

在其他环境中使用vector type 也是可以的：
```
typedef std::vector BVec;
```
可以定义班级A，因为正如尼古拉在答案中正确说明的那样，std::vector的大小，以及A成员的大小b，不依赖于B的定义（因为向量包含指向元素数组的指针，而不是适当的数组）。

Answer 2

这会编译并运行正常，因为std::vector使用指针而不是A或B的确切定义。您可以修改您的示例以在类的定义中使用单个实例或数组，如此

class B;
class A { public: B b[2]; };
class B { public: A a[2]; };

这显然无法编译，因为您尝试使用类的定义。编译器的错误就像你期待的那样

错误：字段'b'的类型不完整'B [2]'

然而

class B;
class A { public: B* b; };
class B { public: A* a; };

就像std::vector一样。因此，您不需要完全定义的类来使用指针或对此类型的引用。

还有模板的简化示例

template<typename T>
struct C {
    T* t;
};

class B;
class A { public: C<B> b; };
class B { public: C<A> a; };

这也可以，当然你可以实例化它

int main() {
    B b;
    A a;
}

Answer 3

这是因为模板实例化规则。在A声明时，只需要std::vector的接口进行实例化。

由于std::vector的接口仅使用指针和对其值类型的引用，并且示例中的特化实例化但未使用其任何函数，因此不会出现编译器错误。

至于为什么编译器没有生成A::A() - 这会通过调用std::vector的构造函数来触发错误 - 因为你的上下文只需要它的声明。如果编译器看到它们被使用，则只需要为这些特殊成员函数生成默认值。

参考

§14.7.1

[...]类模板特化的隐式实例化导致类成员函数，成员类，作用域成员枚举，静态数据成员和类成员函数，成员类，定义成员枚举的定义或默认参数的隐式实例化。成员模板[。]

§12

[1] [...]当程序没有显式声明它们时，实现将隐式声明某些类类型的这些[特殊]成员函数。 如果使用它们，实现将隐式定义它们。

相互依赖的C ++类，由std :: vector持有

3 个答案:

参考

§14.7.1

§12