在 typedef 中实例化具有不完整类型的列表答案

【问题标题】：Instantiation of a list with an incomplete type in a typedef在 typedef 中实例化具有不完整类型的列表
【发布时间】：2012-04-08 18:45:08
【问题描述】：

我在编译 llvm 时遇到问题。问题是我当前的编译器（clang + libc++）试图在模板参数被定义之前实例化一个模板。下面是代码示例：

// ----- TYPEDEFS -----
class NodeEntry;
class EdgeEntry;

typedef std::list<NodeEntry> NodeList;
typedef std::list<EdgeEntry> EdgeList;

typedef NodeList::iterator NodeItr; // line 39 
typedef NodeList::const_iterator ConstNodeItr;

typedef EdgeList::iterator EdgeItr;
typedef EdgeList::const_iterator ConstEdgeItr;

typedef std::list<EdgeItr> AdjEdgeList;

typedef AdjEdgeList::iterator AdjEdgeItr;

class NodeEntry {
private:  
  AdjEdgeList adjEdges;
  ...
};

class EdgeEntry {
private:
  AdjEdgeItr node1AEItr, node2AEItr;
  ...
};

编译器的错误是这样的：

error: field has incomplete type 'PBQP::Graph::NodeEntry'

/Developer/Extras/llvm/include/llvm/CodeGen/PBQP/Graph.h:39:13: note: in instantiation of template class
  'std::__1::list<PBQP::Graph::NodeEntry, std::__1::allocator<PBQP::Graph::NodeEntry> >' requested here
typedef NodeList::iterator NodeItr;
        ^
/Developer/Extras/llvm/include/llvm/CodeGen/PBQP/Graph.h:31:11: note: forward declaration of 'PBQP::Graph::NodeEntry'
class NodeEntry;

据我所知，编译器会尝试实例化 std::list<NodeEntry> 以获取迭代器。这失败了，因为尚未定义 NodeEntry。当然，EdgeEntry 使用的是 NodeEntry，反之亦然。

显而易见的问题是：我该如何解决？
教育问题是：为什么编译器在定义类型时尝试实例化模板？它不应该等到我们对列表做点什么吗？

谢谢。

【问题讨论】：

在 linux 上使用 clang++ 3.0 和 libc++（svn 版本 154095）似乎可以正常编译。
有趣。根据clang网站the feature is not supported

标签： templates typedef clang libc++

【解决方案1】：

如果您想保证对不完整类型的支持，最好的办法是为它们创建unique_ptr：

typedef std::list<std::unique_ptr<NodeEntry>> NodeList;
typedef std::list<std::unique_ptr<EdgeEntry>> EdgeList;

在过去，很多时候std::list<incomplete_type> 会起作用。然而，对于 C++11 和 noexcept 规范，越来越有可能需要一个完整的类型，以便可以验证 noexcept 规范。

C++11 保证 unique_ptr<incomplete_type> 和 shared_ptr<incomplete_type> 可以工作，尽管有严格的限制。例如，无论在哪里执行~unique_ptr()，类型都必须是完整的。但是您通常可以将此类代码概述到一个源代码中，然后在此时#include 完整的类型。

unique_ptr<incomplete_type> 和 shared_ptr<incomplete_type> 是 C++11 std::lib 中唯一保证可以处理不完整类型的类模板。其他一切都是未定义的行为：

[res.on.functions]/p2/b5：

特别是在以下情况下效果是不确定的：

...

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，除非该组件特别允许。

如果由于某种原因std::list 不需要拥有指向不完整类型的指针，那么std::list<NodeEntry*> 会更好地工作。您可能还想使用vector 而不是list 来娱乐，因为移动指针（甚至unique_ptr's）的成本相对较小。

【讨论】：

【解决方案2】：

根据也已经链接的clang docs，他们不愿意在libc++中支持stl容器的不完整类型。

有趣的是，以下代码无法使用 libc++ 编译：

#include <list>

struct Tree {
    // ... more stuff ...
    std::list<Tree> mChildren;
};

但是这段代码编译得很好，因为列表的模板参数也依赖于模板参数：

template<typename T>
struct TreeT {
    // ... more stuff ...
private:
    std::list<TreeT<T> > mChildren;
};

这让我觉得很奇怪，因为后者更复杂。

在类似的post 上，它还包含对ISO 部分关于模板中不完整类型的引用，Boost.Container 被提及作为替代方案，因为它明确允许递归数据结构。我在诊断类似问题时遇到了这篇文章，这是我现在的解决方案。

【讨论】：