C++ 和不完整的友元类

Question

我环顾四周，寻找在 C++ 编译器中选择我所谓的虚构朋友的理由。不幸的是，我没有找到任何解释，所以我请教专家。

我想知道为什么 C++ 不抱怨以下代码。类和方法作为朋友表示实际上并不存在，但是如果你编译程序它就会编译并运行。

#include <iostream>

class TrueFriend
{
    friend class NotExistingClass;
    friend class AnotherNotExistingClass;
    friend int NotExistingFunc();
  public:
     void TellAboutYou() { std::cout << "I have a lot of friends" << std::endl; }
};

int main(int argc, char **argv)
{
   TrueFriend instance;
   instance.TellAboutYou();
   return 0;
}

Answer 1

没有理由使此代码无法编译。朋友声明足以声明类型。在您的代码中不需要定义。也许这会更清楚：

class NotExistingClass;
class AnotherNotExistingClass;
int NotExistingFunc();

class TrueFriend
{
     friend NotExistingClass;
     friend AnotherNotExistingClass;
     friend int NotExistingFunc();
   public:
     void TellAboutYou() { std::cout << "I have a lot of friends" << std::endl; }
};

同样的效果：声明了类和函数，但没有可用的定义。在这里您可以了解前向声明的优点以及为什么有时需要它们：What are forward declarations in C++?

例如考虑两种类型的A 和B，它们是共同的朋友。那是您需要前向声明的情况，因为标头不能相互包含：

// A.h
class B;
class A{ friend B;};

// B.h
#include "A.h"
class B{ friend A;};

写A.h的更短的方式是

class A{ friend class B; };

现在考虑您开始一个新项目，该项目仅使用 A 而不是 B。你包括A.h，永远不要使用B，一切都很好。

PS：正如评论中提到的，friend 并不是您问题的真正本质。声明类型和函数但未定义的情况并不少见，有时是无法避免的。

Answer 2

我想知道为什么 C++ 不抱怨下面的代码。

C++ 是一种编程语言规范。

您可以阅读一些 C++ 标准，例如 n3337（或更新的标准）。该规范没有提到“投诉”。

GCC 是一个或多或少实现 C++ 的编译器。您可以添加自己的 GCC plugin 以发出您想要的诊断信息。

这样的 GCC 插件会减慢编译速度。

您可以尝试使用Clang static analyzer。由于它是开源的，因此您可以对其进行改进。

顺便说一句，当需要不存在的朋友类时，这是一个很好的例子。

您正在设计一个GUI 库（如FOX）。在某些情况下，某些小部件没有实现（例如，被一些 #ifdef HAVE_FOO_FEATURE 删除），但它们的类需要成为某个现有类的朋友。以一些与声音相关的小部件为例：在没有扬声器的 PC 上，它没有任何意义。或者想想硬件上的一些OpenGL 相关小部件 不支持 OpenGL。或者黑白屏幕上的一些彩色小部件....

或者你的 C++ 代码已经被GNU autoconf 配置了。在某些情况下，某些类会被禁用。

或者您正在编写一个库，并与您的团队集体决定将一个未来 C++ 类命名为NotExistingClass 和您的同事 John 负责实现是在节假日，分配给更紧急的工作，或者生病了。

同样，在一些class WorkInProgessClass { ... } 中声明void some_missing_member_function() 并在几周后真正需要它时实现WorkInProgessClass::some_missing_member_function 是合理的。 p>

public APIs 应该比实现它们的代码更稳定。

基本原理是，在团队开发的项目中，您希望（在文档和stable 头文件中）指定公共API，并在以后实施。几个月后，您会发现根本不需要某些已定义并记录在案的函数。

一旦您团队中的 Isabel（开发人员）使用WorkInProgessClass::some_missing_member_function，她将立即实施它（否则，linker 会抱怨）。同样，如果她声明一个转发的class NotExistingClass 的对象，链接器会发出一些错误（可能：调用/使用未定义的NotExistingClass::NotExistingClass() 构造函数...）

我喜欢使用g++ -Wall -Wextra -g 和GCC 编译C++ 项目（如RefPerSys），如果收到您梦寐以求的警告，我会很生气。

另一个非常相关的例子是缺少virtual 方法（在某些抽象超类中声明为virtual void foo(void) =0;），具体子类在运行时从插件加载（在Linux 上，使用dlopen(3)...）。 AFAIK、Qt 和 FLTK 正在这样做。