前置声明与C++头文件互相包含导致的error: ‘xxx‘ does not name a type问题

在一个源文件中，要声明或定义一个类的指针时，必须在使用前声明或定义该类，因此下面的代码会报错：

class A
{
public:
    B *b;
};

class B
{
public:
    A *a;
};

int main()
{
    return 0;
}

报错为“error: ‘B’ does not name a type”，就是因为在A类中使用B *b之前没有声明或定义B类，如果在第一行加上一句前置声明（forward declaration）“class B;”，就不会有这样的问题了。
而在头文件互相包含时，也会引发“error: ‘xxx’ does not name a type”，其报错原因和上面的代码是相同的，请看下面的代码：
a.h：

#ifndef A_H_INCLUDED
#define A_H_INCLUDED

#include "b.h"

class A
{
public:
    B *b;
};

#endif // A_H_INCLUDED

b.h：

#ifndef B_H_INCLUDED
#define B_H_INCLUDED

#include "a.h"

class B
{
public:
    A *a;
};

#endif // B_H_INCLUDED

main.cpp：

#include "a.h"
#include "b.h"

int main()
{
    return 0;
}

编译就会报错：“error: ‘A’ does not name a type”，为什么会这样呢？我们看看a.h经过预处理会展开成什么样子呢，预处理命令为“gcc -E -o a.i a.h”：

# 1 "a.h"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<command-line>"
# 1 "a.h"

# 1 "b.h" 1

# 1 "a.h" 1
# 5 "b.h" 2

class B
{
public:
    A *a;
};
# 5 "a.h" 2

class A
{
public:
    B *b;
};

忽略以“#”开头的行，我们发现它现在和开头的那个源文件几乎是一样的，只是类的顺序交换了，因此出错原因和开头的那个源文件是一样的。
解决方法也很简单，把a.h的“#include “b.h””替换为B类的前置声明“class B;”，在b.h中也进行类似的修改。这样的话，就不会导致问题了。当然，这么做是有前提的：在A类中的成员只有B类的指针，而不能有B类的变量；同时不能在A类头文件中访问B类的成员或成员函数。无论哪种情况A类都需要知道B类的大小或其他细节，前置声明无法提供这些细节，又会出现类似“error: field ‘b’ has incomplete type ‘B’”这样的问题。