为什么嵌套类不能有一个成员，其类型是封闭类之一？

Question

一个的类的方法C需要返回一个struct包含一对整数和一个新鲜实例C 。 它可能看起来很尴尬，但考虑到整体设计，这很有意义（想想一个Waveform类将一系列自身作为副本返回，并指示范围的开始和结束位置）。

问题是似乎不允许这样做。 我可以重新设计我的类以避免这个问题，但是你可以解释一下为什么从编译器的角度来看，这不可能做到

struct S {
    struct S2 {
        S s;
    };
};

因为S是一个不完整的类型（这是编译器错误），相反，这是完全正常的

struct C {
    struct C1 {
        C makeC() { return C(); }
    };
};

哪里有实质性的区别？

Answer 1

在您尝试定义S::S2 ，类型S仍然是不完整类型 ，因为其定义尚未完成。 类数据成员必须具有完整类型。

您可以像这样轻松修复它：

struct S
{
    struct S2;   // declare only, don't define

    // ...
};

struct S::S2
{
    S s;         // now "S" is a complete type
};

C ++的设计决定本质上是在完成定义之前不考虑类型完成。 这可以防止许多病理情况，例如以下示例：

struct X
{
    struct Y { X a; };

    int b[sizeof(Y)];      // "sizeof" requires a complete type
};

Answer 2

如果要定义类，则需要完整定义所有嵌入（非引用和非指针）成员。 在定义类时，类没有完全定义。 也就是说，在类定义中，定义的类仅仅是声明的，而不是定义的。

也就是说，您仍然可以在嵌套类中拥有类的成员。 您只需在定义外部类后定义嵌套类：

struct S {
    struct S2;
};

struct S::S2 {
    S s;
};

由于S完全由第一个闭合支撑定义，因此在此之后它可以用作嵌入式构件。

在类定义中定义成员函数时，定义将被解析，就好像它出现在最接近的命名空间级别上的类定义之后。 也就是说，成员函数定义知道完全定义的类。 这同样适用于嵌套类。

Answer 3

我不确切知道为什么，但我可以推测这个反例：

struct S {
    struct S2 {
        S s;
    };
    S2 s2;
};

在这种情况下，在扫描S2之前扫描S并确定其大小的尝试将失败。 我怀疑递归可能会给编译器带来困难，而这些困难往往是标准中规则的原因。

也就是说，我认为您的解决方案不适合您所描述的问题。 我会在S上制作S2模板，而不是嵌套。 然后我将能够使用引用S&作为模板参数，而不是S本身。 因此，范围将由两个整数和对原始数组对象的引用表示。 从这个范围制作一个新的副本将是一个单独的操作。

Answer 4

编译器无法计算所包含类的大小。

你可以写S* s; 虽然。

Answer 5

这个答案着重于两个例子之间的区别，因为其他答案已经解释了为什么第一个例子不起作用。

简而言之，您的第一个示例在S中使用S ，要求S完成。

您的第二个示例要求在编译函数体后立即完成C 你的代码相当于

struct C {
    struct C1 {
        C makeC();
    };
};

inline C C::C1::makeC() {
    return C();
}

这意味着，编译器会自动“推迟”函数体。 对于函数声明，编译器只需要知道C是一个类型，但如果C不完整，那么它就可以工作，这就是那个点。 在编译函数定义时 ，类型C现在已完成。