c++ - 我可以使用 STL 容器管理不完整的类对象吗？

Question

在 C++11 中，声明一个仍然是不完整类型的类的 vector 肯定是无效的，对吗？我以为我只能使用不完整的类型作为指针、引用、返回类型或参数类型。搜索 (1)对于“不完整类型的 vector ”向我建议不完整类型的容器应该是一个错误(我使用的是 g++ 版本 4.8.1。)。然而，以下代码在我的系统上编译得很好:

#ifndef SCREEN
#define SCREEN
#include <string>

using namespace std;

class Screen;

class Window_mgr{
public:
    typedef vector<Screen>::size_type screenindex;
    void clear(screenindex);
private:
    vector<Screen> screens;
};

class Screen{
    friend void Window_mgr::clear(screenindex);
public:
    typedef string::size_type pos;
    Screen() = default;
    Screen(pos ht, pos wt): height(ht), width(wt), contents(ht*wt, ' ') { }
    Screen(pos ht, pos wt, char c): height(ht), width(wt), contents(ht*wt, c) { }

private:
    pos height = 0, width = 0;
    pos cursor = 0;
    string contents;

};

inline void Window_mgr::clear(screenindex i){
    Screen& s = screens[i];
    s.contents = string(s.height*s.width, ' ');
}

#endif // SCREEN

尽管 Window_mgr 声明了一个 Screens vector ，它仍然是一个不完整的类型。我的示例中的这些类实际上是基于 C++ Primer 的第 7.3 章的。一个问题让我定义我自己版本的 Screen 和 Window_mgr，其中成员函数 clear 是 Window_mgr 的成员和 Screen 的友元。除了 Window_mgr 还意味着包含一个屏幕 vector 。

如果创建一个不完整类型的 vector 是无效的，我将如何使用前向声明来做到这一点？如果我在 Window_mgr 中有一个屏幕 vector ，那么它的类定义必须在已经定义了类 Screen 之后。除了Screen必须有Window_mgr的clear成员函数的友元声明，但是下面的重排是错误的，因为Screen在一个不完整的类型上使用了作用域操作符；

class Window_mgr;

class Screen{
    friend void Window_mgr::clear(screenindex);
public:
    typedef string::size_type pos;
    Screen() = default;
    Screen(pos ht, pos wt): height(ht), width(wt), contents(ht*wt, ' ') { }
    Screen(pos ht, pos wt, char c): height(ht), width(wt), contents(ht*wt, c) { }

private:
    pos height = 0, width = 0;
    pos cursor = 0;
    string contents;

};

class Window_mgr{
public:
    typedef vector<Screen>::size_type screenindex;
    void clear(screenindex);
private:
    vector<Screen> screens;
};

inline void Window_mgr::clear(screenindex i){
    Screen& s = screens[i];
    s.contents = string(s.height*s.width, ' ');
}

我能想到的唯一方法是用类的友元声明替换成员函数友元声明

class Screen{
friend class Window_mgr;
// other stuff
}

但这不是我想要的问题。

Answer 1

标准容器目前不支持不完整的类型；比照。 Can standard container templates be instantiated with incomplete types? - 也就是说，实现可以选择支持不完整的类型作为扩展，但这会使您的代码不可移植。

论文n4371 Minimal incomplete type support for standard containers, revision 2已被纳入 C++ 标准的最新草案 (n4527)，因此除非出现意外情况，否则 vector、list 很可能会支持不完整的类型和 C++17 中的 forward_list。

---

有一种方法可以满足“C++ Primer”中的要求，而不依赖于实现扩展或 C++17:

1. clear是Window_mgr的成员函数；
2. Window_mgr::clear() 是Screen 的友元；
3. Window_mgr 包含一个 Screen vector :

您可以使 Screen 成为 Window_mgr 的嵌套类:

class Window_mgr{
public:
    typedef std::size_t screenindex;
    void clear(screenindex);

    class Screen{
        friend void Window_mgr::clear(screenindex);
    public:
        // ...
    };

// ...
private:
    vector<Screen> screens;
};

即使在这里，我也不得不调整 screenindex 类型的定义以打破依赖循环。