轉載請註明文章出處：https://tlanyan.me/cpp-forwar...
前置聲明是C/C++開發中比較常用的技巧，主要用在三種情形：
- 變量/常量，例如
extern int var1;; - 函數，例如
void foo();，注意類的成員函數無法單獨做前置聲明； - 類，例如
class Foo;，也可以前置聲明模板類：template class<typename T1, int SIZE>Foo;。如果類包含在名字空間中，需在名字空間內做前置聲明：namespace tlanyan {class Foo;};，而不能這樣：class tlanyan::Foo;。
前置聲明作用
根據其用途，前置聲明的主要作用爲：
- 避免重複定義變量；
- 避免引入函數定義/聲明文件，從而函數文件發生更改時不會重新編譯依賴文件；
- 解決循環依賴問題。
前兩種用途好理解，第三種稍微複雜點，但卻是前置聲明最重要的用途。其解決類A包含類B，同時類B包含類A的依賴問題。循環依賴一般是設計層面的問題，可通過接口、引入輔助類等手段化解。前置聲明也能解決，只是架構上稍微彆扭。
不管A和B是否定義在同一個文件中，c++永遠無法解決如下形式的循環依賴（後文解釋原因）：
<pre>// file: A.hpp
include "B.hpp"
class A {
int id;
B b;
};
// file: B.hpp
include "A.hpp"
class B {
...
A a;
};
</pre>
前置聲明解決該問題需要與指針配合，轉換成另一種形式。要點如下：
- 至少將某類的變量類型轉換成指針，例如A中將B轉成
B*； - 類A中對B使用前置聲明；
- 類A的定義文件中移除對類B文件的包含（做了包含保護則可忽略）。
使用前置聲明後，以下是一種可行的解決形式（兩個類均使用了前置聲明）：
<pre>// file: A.hpp
//3. 移除對B的包含（使用了#pragma once或者#ifndef B_HPP等保護措施則無必要）
// 2. 前置聲明類B
class B;
class A {
int id;
// 1. 成員變量轉換成指針
B* b;
};
// file: B.hpp
// 3. 移除對A的包含（有包含保護則非必要）
// 2. 前置聲明類A
class B {
...
// 1. 成員變量轉換成指針
A* a;
};
</pre>
深入前置聲明
如果你有其他編程語言的經驗，會發現c++有點怪異：Java/C#/Python/PHP等語言可以輕鬆做到循環引用，無需使用類似的前置聲明技巧。這不禁讓人思考：C++爲何必須要用前置聲明才能化解？
原因在於C++定義對象有兩種方式：一種是A a形式，a即對象，調用成員變量或函數用.，對象在棧中分配；另一種是A* a，a是指針，調用成員變量或函數用->，其指向地址存儲實際對象，對象在堆中分配。
分配對象需要知道具體的內存大小，但以下形式我們不能確定類A和類B對象的大小：
<pre>class A {
B b;};
class B {
A a;};
</pre>
對於這個簡單例子，你可以直觀認爲A和B佔用同樣的內存，例如1字節，但也可以是2字節，3字節等；根據內存對齊要求，一般是4字節，8字節等。無論哪種情況，編譯器無法確定其對象佔用內存，便會報錯停止編譯。所以你應該知道爲什麼C++永遠不應該（不能）這樣做了吧？
那爲何前置聲明加指針的組合能解決循環引用問題的呢？因爲正常情況下，數據類型指針在同一機器的編譯器裏佔同樣的內存。指針一般是4或者8個字節，對應32和64位指針。用了指針，即使有循環引用，類的大小也能輕易的確定下來。這也是Java/C#/Python/PHP等可以輕鬆循環引用的原因:這些語言中，對象變量其實都是指針，也意味着對象變量都是引用傳遞。
如果不移除文件的相互包含，能否省去前置聲明呢？答案是不能，原因如下：
- C++按照一個個編譯單元（translation unit）進行編譯，如果兩個文件互相包含且沒有
#pragma once等包含保護措施，則會出現遞歸包含，編譯器報錯； - 如果兩個頭文件都有文件包含保護，編譯A時會把B包含進來，但因爲B包含了A，A中的包含保護生效，導致B文件內的內容實際未引入A，於是報B爲未知符號的錯誤。
總的來說，不管是否移除對方的頭文件，前置聲明都是必須的。實踐中爲了避免文件變動時重新編譯的耗費，移除不必要的頭文件是一個好習慣。