嵌套類聲明：模板與非模板外部類

Question

我有一個c ++模板類，里面有一個嵌套類，如：

template<int d>
class Outer_t
{
public:
    class Inner;

    Inner i;
};

template<int d>
class Outer_t<d>::Inner
{
public:
    float x;
};

int main ()
{
    Outer_t<3> o_t; // 3 or any arbitrary int
    o_t.i.x = 1.0;

  return 0;
}

這編譯沒有任何問題。 但是，只要我聲明一個類似的非模板類，就像這樣：

class Outer_1
{
public:
    class Inner;

    Inner i;
};

class Outer_1::Inner
{
public:
    float x;
};

int main ()
{
    Outer_1 o1;
    o1.i.x = 1.0;

  return 0;
}

我開始收到以下錯誤（我正在使用gcc 4.6.3）：“錯誤：字段'我'的類型不完整”。 我知道我可以通過在外部類中定義內聯類內聯來解決這個問題：

class Outer_2
{
public:
    class Inner {
    public:
        float x;
    };

    Inner i;
};

這將編譯，但我想避免定義嵌套類內聯。 所以我有兩個問題：模板與非模板嵌套類聲明之間存在明顯奇怪差異的原因是什么？ 是否有一種優雅的方式來聲明和使用外部類中的nester類，同時避免將其定義為內聯，與模板類的風格大致相同？ 在此先感謝您的幫助！

Answer 1

為什么編譯錯誤？

編譯器需要知道成員變量類型的大小才能進行對象布局。 對於Outer_1 ，因為Inner只是一個前向聲明，我們不知道它的大小。 因此編譯錯誤。 但是對於Outer_2 ，定義是內聯的，所以當我們到達Inner類型的成員變量時，我們知道它的大小。

為什么模板會通過？

另一方面，類模板在模板實例化發生之前不會被定義。 在您的示例中， 隱式實例化發生在main 。 那時， Inner的定義是完整的，因此它的大小是已知的。 通過在Inner的定義之前使用顯式實例化，我們可以看到這種情況。

 template<int d>
 class Outer_t
 {
 public:
     class Inner;

     Inner i;
 };

 template class Outer_t<3>;  // explicit instantation

 template<int d>
 class Outer_t<d>::Inner
 {
 public:
     float x;
 };

 int main ()
 {
     Outer_t<3> o_t; // 3 or any arbitrary int
     o_t.i.x = 1.0;

   return 0;
 }

Clang產生以下錯誤：

 a.cc:7:11: error: implicit instantiation of undefined member 'Outer_t<3>::Inner'
     Inner i;
           ^
 a.cc:10:16: note: in instantiation of template class 'Outer_t<3>' requested here
 template class Outer_t<3>;
           ^
 a.cc:5:11: note: member is declared here
     class Inner;
           ^

解決方案

如果你想提取嵌套類的定義，我建議的解決方案是讓它像Outer_t一樣進行模板化，但為方便起見提供別名。

 template <typename Dummy = void>
 class Outer_1_Impl {
   public:

   class Inner;

   Inner i;
 };

 template <typename Dummy>
 class Outer_1_Impl<Dummy>::Inner {
   public:
   float x;
 };

 using Outer_1 = Outer_1_Impl<>;

 int main () {
   Outer_1 o1;
   o1.i.x = 1.0;
 }

Answer 2

在定義類時，只能在對象中具有完整定義的非靜態成員。 在你的非模板示例中， Outer_1::Inner顯然不完整，因為它只是聲明到目前為止。 創建Inner的成員的唯一方法是確定它就像為Outer_2所做的Outer_2 。

現在，為什么使用類模板時不會出現問題？ 答案是：當你在main()中實例化Outer_t時，實際上有一個Outer_t<T>::Inner可訪問的完整定義！ ...並且在使用某種類型T實例化Outer_t<T>之前，並不真正需要Outer_t的定義。