C++头文件相互包含问题的方法

所谓超前引用是指一个类型在定义之前就被用来定义变量和声明函数。

一般情况下，C/C++要求所有的类型必须在使用前被定义，但是在一些特殊情况下，这种要求无法满足，例如，在类CMyView中保留了一个非模式对话框对象指针，该对象用于显示/修改一些信息。为了实现对话框"应用"按钮，把对话框做的修改立刻更新到view界面上，为此，需要在对话框类中需要保存view类的指针，这样定义关系就变成如下的代码：

#ifndef __MYVIEW_H__

#define __MYVIEW_H__

//这是view类的头函数

#include "MyDialog.h"

class CMyView::public CView

{

protected:
CMyDialog * pDlg;

//这里是其他定义

};

#endif

#ifndef __MYDIALOG_H__

#define __MYDIALOG_H__

//这是对话框类的定义

#include "MyView.h"

class CMyDialog::public CDialog

{

protected:
CMyView * pView;

//其他定义

};

#endif

从编译器角度看，编译MyDialog.CPP时，系统首先定义宏__MYDIALOG_H__，然后包含MyView.h，MyView.h中的#include "MyDialog.h"由于__MYDIALOG_H__已经定义，所以不再起作用。在CMyView类的声明中，CMyDialog* pDlg ;就会让编译器产生"CMyDialog"类型没有定义之类的错误，编译MyView.CPP文件出现的错误可以类似得到。 

更一般的情况，类A和类B需要彼此互相引用，这样必然有一个类会先被定义，而另外一个类后被定义，这样在先被定义的类引用后被定义的类的时候，就导致了所谓的超前引用。

超前引用导致的错误有以下几种处理办法：
1) 使用类声明
在超前引用一个类之前，首先用一个特殊的语句说明该标识符是一个类名，即将被超前引用。其使用方法是：

a) 用class ClassB；声明即将超前引用的类名

b) 定义class ClassA

c) 定义class ClassB;

d) 编制两个类的实现代码。

上述方法适用于所有代码在同一个文件中，一般情况下，ClassA和ClassB分别有自己的头文件和cpp文件，这种

方法需要演变成：

a) 分别定义ClassA和ClassB，并在cpp文件中实现之

b) 在两个头文件的开头分别用class ClassB;和class ClassA;声明对方

c) 在两个cpp文件中分别包含另外一个类的头文件

NOTE:这种方法切记不可使用类名来定义变量和函数的变量参数，只可用来定义引用或者指针。 
2) 使用全局变量
由于全局变量可以避免超前引用，不用赘述。我的习惯是，把类对象的extern语句加在该类头文件的最后，大家喜欢

怎样写那都没有什么大问题，关键是保证不要在头文件中胡乱包含。
3) 使用基类指针。
这种方法是在引用超前引用类的地方一律用基类指针。而一般情况下，两个互相引用的类并不涉及其基类，因此不会造成

超前引用。以开始的例子说：在CMyDialog类中用CView*代替CMyView*，在CMyView类中用CDialog*代替CMyDialog*，这样必然

不会造成超前引用。

说明：本文中，为了叙述方便，把class AClass;语句成为类AClass的声明，把class AClass开始的对AClass的类成员变量、

成员函数原型等的说明称为类的定义，而把在CPP中的部分称为类的定义。如果大家对这三个词有不同的理解，请按照自己的本意

把这三个词换成相应的词来理解。

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一、类嵌套的疑问
C++头文件重复包含实在是一个令人头痛的问题，前一段时间在做一个简单的数据结构演示程序的时候，不只一次的遇到这种问题。假设我们有两个类A和B，分别定义在各自的有文件A.h和B.h中，但是在A中要用到B，B中也要用到A，但是这样的写法当然是错误的：

Cpp代码 



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：

Vc output代码 



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。在头文件中我们常常会看到以下语句段（以VC++6.0自动生成的头文件为例）：

Cpp代码 



#if !defined(AFX_STACK_H__1F725F28_AF9E_4BEB_8560_67813900AE6B__INCLUDED_)

#define AFX_STACK_H__1F725F28_AF9E_4BEB_8560_67813900AE6B__INCLUDED_

//很多语句……

#endif

其中首句#if !defined也经常做#ifndef，作用相同。意思是如果没有定义过这个宏，那么就定义它，然后执行直到#endif的所有语句。如果下次在与要这段代码，由于已经定义了那个宏，因此重复的代码不会被再次执行。这实在是一个巧妙而高效的办法。在高版本的VC++上，还可以使用这个命令来代替以上的所有：

Cpp代码 



#pragma once

它的意思是，本文件内的代码只被使用一次。

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：

Cpp代码 



//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

Vc output代码 



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：

Cpp代码 



//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 B;

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想很烦琐的工作，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。这里仅就不同头文件、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）。