C++ 前置声明错误使用导致的内存泄漏及正确使用方式

原创已于 2023-10-11 16:51:35 修改 · 406 阅读

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于 2023-10-11 16:33:40 首次发布

文章讲述了C++中前置声明的使用注意事项，包括如何导致内存泄漏，以及如何避免在互相引用的类中正确使用前置声明。作者强调了编译器的编译顺序对前置声明行为的影响，以及类成员的正确声明方式。

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前置声明使用注意：

只能定义指向前置声明的类的指针或引用。
以前置声明类型为函数的参数或返回值，该函数只能声明不能定义。

1. 前置声明误用导致内存泄漏

看下面的代码：

#include <stdio.h>
class A;
void del(A*a){
	delete a;
}

class A{
public:
	A(){
		printf("abc/r/n");
	}
	~A(){
		printf("~abc/r/n");
	}
};

int main()
{
	A* a= new A;
	del(A);
}

编译和运行都不报错。

运行结果：

A()

但是并没有调用A的析构函数，为什么？违反了第二点以前置声明类型为函数的参数或返回值，该函数只能声明不能定义。

编译时有警告：

<source>: In function ‘void del(A*)’:

<source>:4:9: warning: possible problem detected in invocation of ‘operator delete’ [-Wdelete-incomplete]

4 | delete a;

| ^~~~~~~~

<source>:3:13: warning: ‘a’ has incomplete type

3 | void del(A* a){

| ~~~^

提示’a’是一个不完整类型。如果不认真看警告，真不容易发现。程序不会有错误，但是会有内存泄漏。

为什么会这样？
因为 C++ 编译器自上而下编译源文件，del(A* a)中a是指针，已经知道占据内存的大小，所以可以编译成功。
若在del中sizeof(A)获取A的大小则会提示“A是不完整类型”的错误而编译失败：

void del(A* a){
    printf("a size %d\r\n",sizeof(A));
	delete a;
}

若改成以下这样，是否可以：

#include <stdio.h>
class A;
void del(A*a);

class A{
public:
	A(){
		printf("abc/r/n");
	}
	~A(){
		printf("~abc/r/n");
	}
};

void del(A*a){
	delete a;
}

int main()
{
	A* a= new A;
	del(A);
}

当然是没问题的。

2. 前置声明常见使用方法

若两个类互相引用，则需要前置声明。
下面的代码是否有问题？

class A;

class B{
public:
    A a;
};

class A{
public:
    B b;
};

毫无疑问是有问题的，A和B初始化时递归初始化成员，进入死循环。再一个，class B中A a是不完整类型，违反了第一点只能定义指向前置声明的类的指针或引用。不能直接定义类成员，而应该定义成指针：

class A;

class B{
public:
    A* a;
};

class A{
public:
    B* b;
};

这样就没问题了，虽然class B中定义了A *a，A是不完整类型，但是指针的大小是确定的，并不影响B的定义。

思考一下，class A改成下面这样可以吗？

class A{
public:
    B b;
};

当然是可以的，因为B在A前已经完整定义了。