前方宣言

コンピュータプログラミングにおいて、前方宣言とは、プログラマがまだ完全な定義を与えていない識別子（型、変数、定数、関数などのエンティティを示す）の宣言です。

コンパイラは、識別子の特定のプロパティ (メモリ割り当てのサイズ、関数の型シグネチャなどの型チェックのデータ型) を認識する必要がありますが、保持する特定の値 (変数または定数の場合) や定義 (関数の場合) などのその他の詳細は認識する必要はありません。これは、ワンパス コンパイラや個別コンパイルで特に役立ちます。

前方宣言は、使用前に宣言を必要とする言語で使用されます。このような言語では相互再帰に必要です。1 つの定義で前方参照なしでこのような関数 (またはデータ構造) を定義することは不可能であるためです。関数 (またはデータ構造) の 1 つを最初に定義する必要があります。また、本体を一番上に置き、呼び出される関数をその下に配置する場合など、柔軟なコード構成を可能にするのにも役立ちます。

他の言語では前方宣言は必要ありません。前方宣言では、通常、代わりにマルチパス コンパイラが必要になり、一部のコンパイルがリンク時に延期されます。これらの場合、コンパイルまたは解釈のためにソース コードで事前定義する必要なく、実行時に識別子を使用する前に、識別子を定義する必要があります (変数を初期化し、関数を定義する)。つまり、識別子を既存のエンティティにすぐに解決する必要はありません。

C での基本的な例は次のとおりです。

void printThisInteger ( int ); 

CおよびC++では、上記の行は関数の前方宣言を表し、関数のプロトタイプです。この宣言を処理した後、コンパイラはプログラム コードがプログラムの残りの部分でエンティティを参照できるようにしますprintThisInteger。関数の定義はどこかで提供される必要があります (同じファイルまたは別のファイル。1 つまたは複数のオブジェクト ファイル内の特定の関数への参照を、別のファイル内の一意の定義と正しく一致させるのはリンカーの責任です)。

void printThisInteger ( int x ) { printf ( "%d \n " , x ); }   
    

変数は前方宣言のみで定義がない場合があります。コンパイル時に、これらは言語固有のルール (未定義値、0、NULL ポインターなど) によって初期化されます。他のソース/オブジェクト ファイルで定義されている変数には、キーワードで指定された前方宣言が必要ですextern。

int foo ; //foo はこのファイルのどこかで定義されている可能性がありますextern int bar ; //bar は他のファイルで定義されている必要があります  
   

Pascalやその他のWirthプログラミング言語では、すべてのエンティティは使用前に宣言する必要があるというのが一般的なルールであり、したがって相互再帰などには前方宣言が必要です。C では、同じ一般的なルールが適用されますが、宣言されていない関数と不完全な型は例外です。したがって、C では、次のように相互再帰関数 のペアを実装できます (ただし、賢明ではありません)。

int first ( int x ) { if ( x == 0 ) return 1 ; else return second ( x -1 ); // second への前方参照}   
       
         
    
          


int second ( int x ) { if ( x == 0 ) return 0 ; else return first ( x -1 ); // first への後方参照}   
       
         
    
          

Pascal では、同じ実装では、secondで使用する前にの前方宣言が必要ですfirst。前方宣言がないと、コンパイラは、識別子が second宣言されずに使用されたことを示すエラー メッセージを生成します。

C++やObjective-Cなどの一部のオブジェクト指向言語では、クラスを前方宣言する必要がある場合があります。これは、クラスの名前が型であることを知る必要があるが、構造を知る必要がない場合に行われます。

C++ では、クラスと構造体は次のように前方宣言できます。

クラスMyClass ;構造体MyStruct ; 
 

C++ では、そのクラスへのポインター型のみを使用する必要がある場合、クラスを前方宣言できます (すべてのオブジェクト ポインターは同じサイズであり、これがコンパイラーが考慮する点であるため)。これは、クラス定義内で特に役立ちます。たとえば、クラスに別のクラスへのポインター (または参照) であるメンバーが含まれている場合などです。

前方宣言は、不要な結合を避けるために使用され、ヘッダーのインクルード数を減らすことでコンパイル時間を短縮するのに役立ちます。これには 3 つの利点があります。

• #include によって開かれるファイルの数を減らす (したがって、オペレーティングシステムの呼び出しの数も減らす)
• 前処理されたファイルの容量を削減する（ヘッダーが含まれていないため）
• 前方宣言されたクラスが変更された場合の再コンパイルの影響を軽減します。

実際のクラス型を使用する必要がある場合、たとえば、そのクラスと直接同じ型 (ポインターではない) のメンバーがある場合、そのクラスを基本クラスとして使用する必要がある場合、またはメソッド内でクラスのメソッドを使用する必要がある場合、クラスの前方宣言だけでは不十分です。

Objective-C では、クラスとプロトコルは次のように前方宣言できます。

@class  MyClass ;
 @protocol  MyProtocol ;

Objective-C では、クラスとプロトコルは、 MyClass *やid<MyProtocol>などのオブジェクト ポインター型の一部としてのみ使用する必要がある場合、前方宣言できます。これは、クラス定義内で特に役立ちます。たとえば、クラスに別のクラスへのポインターであるメンバーが含まれている場合、循環参照(つまり、そのクラスにこのクラスへのポインターであるメンバーも含まれている可能性がある) を回避するために、代わりにクラスを前方宣言するだけです。

クラスまたはプロトコルをサブクラス化したり、そのプロトコルを実装したりする必要がある場合、クラスまたはプロトコルの前方宣言だけでは不十分です。

前方参照という用語は、前方宣言の同義語として使用されることがあります。^[1]しかし、多くの場合、これは宣言の前のエンティティの実際の使用secondを指すために使用されます。つまり、上記のコードでの最初の参照は前方参照です。^{[2] [3]したがって、前方宣言はPascalでは必須であるため、前方}参照は禁止されていると言えます。

C++における (有効な) 前方参照の例:

クラスC { public : void mutator ( int x ) { myValue = x ; } int accessor () const { return myValue ; } private : int myValue ; };  

          
         

    

この例では、 が宣言される前に への参照が 2 つありますmyValue。C++ では一般に前方参照は禁止されていますが、クラス メンバーの特殊なケースでは許可されます。メンバー関数は、コンパイラがメンバー変数accessorの型を認識するまでコンパイルできないため、の宣言を 確認するまでの定義を記憶しておくのはコンパイラの責任です。 myValueaccessormyValue

前方参照を許可すると、コンパイラの複雑さとメモリ要件が大幅に増加する可能性があり、通常、コンパイラを1 回のパスで実装できなくなります。