如果想将某个类用作基类，为什么该类必须定义而并非声明

对小学生来说，可以把它理解成：

继承就像“盖房子”，建新房子之前，必须知道老房子的完整结构，而不能只知道一个名字。

下面我们一步一步讲。

一、先认识两个概念：声明 vs 定义

在 C++ 中：

1. 声明（Declaration）

声明只是告诉编译器：

“有这么一个东西存在。”

例如：

class Animal;

这句话叫：

类的前向声明（forward declaration）

意思：

“以后会有一个叫 Animal 的类。”

但是编译器不知道：

• Animal 有几个成员变量？

• Animal 有哪些函数？

• Animal 占多少内存？

它只知道：

有这么一个名字。

2. 定义（Definition）

定义就是完整写出类：

class Animal { public: int age; void eat() { cout << "吃东西"; } };

现在编译器知道：

Animal：

• 有一个 int 类型的 age

• 有一个 eat 函数

• 大小是多少

• 如何创建对象

二、什么叫“作为基类”？

例如：

class Dog : public Animal { };

意思：

Dog 继承 Animal。

可以理解：

Animal | | Dog

Dog 是 Animal 的孩子。

三、为什么基类必须定义？

因为创建 Dog 的时候：

Dog 身体里面包含 Animal 的部分。

例如：

class Animal { public: int age; }; class Dog : public Animal { };

实际上：

Dog对象 +----------------+ | Animal部分 | | | | age | +----------------+ | Dog自己的部分 | +----------------+

Dog 天生带有 Animal。

所以编译器必须知道：

Animal 到底有多大？

四、如果只有声明，会发生什么？

例如：

class Animal; // 只有声明 class Dog : public Animal { };

编译器看到：

Dog继承Animal

它会问：

“Animal是什么样？”

可是它只知道：

Animal这个名字存在

不知道：

Animal里面有什么

所以无法计算：

Dog对象占多少空间

例如：

Dog dog;

编译器需要分配：

多少字节？

但是：

Animal??? 大小未知

所以错误。

五、用盖房子的故事理解

假设：

爸爸 Animal 要给孩子 Dog 留房间。

爸爸房间：

+----------------+ | 爸爸的房间 | | 10平方米 | +----------------+

孩子：

Dog = 爸爸房间 + 自己房间

那么建 Dog 房子之前：

必须知道爸爸房间多大。

如果只听说：

“有一个爸爸。”

但是不知道：

• 爸爸房间多大

• 有几个房间

怎么建？

所以：

继承必须知道基类完整结构。

六、为什么普通指针可以只声明？

这里容易混淆。

例如：

class Animal; Animal* p;

可以。

为什么？

因为：

指针大小固定。

比如：

64位系统：

指针 = 8字节

编译器只需要知道：

“这是一个地址。”

不需要知道 Animal 有多大。

但是：

class Dog : public Animal { };

不行。

因为：

Dog包含Animal。

必须知道：

Animal大小

七、一个经典对比

情况1：指向对象

可以：

class Student; Student* p;

因为：

只需要保存地址。

情况2：继承

不可以：

class Student; class GoodStudent : public Student { };

因为：

GoodStudent需要包含Student。

八、还有一个重要原因：虚函数表

如果基类有虚函数：

class Animal { public: virtual void speak(); };

那么对象里面还有：

虚函数表指针 vptr

例如：

Animal对象 +-------------+ | vptr | +-------------+ | 成员变量 | +-------------+

派生类：

Dog对象 +-------------+ | Animal部分 | | vptr | +-------------+ | Dog部分 | +-------------+

如果不知道 Animal 定义：

连：

• 有没有虚函数

• 有没有vptr

• 内存布局

都不知道。

所以更加不能继承。

九、总结成一句小学生能记住的话

为什么基类必须定义？

因为：

派生类像是在基类身体上继续添加东西，编译器必须先知道基类完整长什么样，才能计算派生类的大小和布局。

口诀：

声明： 知道名字，不知道身体 定义： 知道身体，知道大小 指针： 只需要知道名字 继承： 必须知道身体

十、和前面“虚析构函数”的知识联系起来

以后学习：

class Base { public: virtual ~Base() { } }; class Derived : public Base { };

这里：

Derived继承Base。

编译器必须知道：

Base完整定义。

因为：

Derived对象里面包含Base部分。

所以：

继承关系比指针关系要求更多的信息。

这也是为什么：

class Base; Base* p; // 可以 class Derived : public Base { }; // 不可以

这是 C++ 面向对象中非常核心的规则。