Для чего объявляется вложенная структура (или класс) перед тем, как она объявляется дружественной?

Question

[Qubc]

#include <iostream>

struct Holder {
private:
    int a;

public:
    struct Pointer;  // Для чего?
 /*
Структура, объявленная как вложенная, не получает автоматического доступа
к закрытым членам внешней структуры. Для таких случаев существует конкретная 
процедура: сначала объявляется (без определения) вложенная структура, затем она 
объявляется дружественной и только после этого определяется. 
*/
    friend struct Pointer;
/* Определение структуры должно быть отделено от объявления friend, 
в противном случае компилятор не воспримет ее как вложенную.
ок
*/
    struct Pointer {
    private:
        ;
    
    public:
        void f( Holder* ptr );
    };
};

void Holder::Pointer::f ( Holder* ptr ){
    std::cout << ptr->a << std::endl;
}


int main(void){
    Holder h;    
    Holder::Pointer p;
    p.f(&h);

    return 0;
}

Answer 1

[Wataru]

Попробуйте удалить и скомпилировать. Компилятор что говорит?

Comments

[Qubc]

так ничего же, ни msvc с17, ни какие gcc на https://godbolt.org/z/3GTs7W8E7 с -Wall.

[Wataru]

Qubc, Если без него компилируется, то значит оно и не нужно было.

Это forward declaration. Оно нужно, когда сам класс определяется в другом юните компиляции.

[Qubc]

Wataru, а, точно, спасибо!

[Евгений Шатунов]

Qubc, давай немного ясности внесу. Ответ пусть так и остается решением.
struct Pointer; - это предварительное объявление структуры в пространстве имен типа Holder.
friend struct Pointer; - тут нужно проявить внимательность.
Обратимся к описанию (3) из документации.

The name of the class that is used in this friend declaration does not need to be previously declared.

Это - предварительное объявление структуры с указанием ее дружественности. Вопрос только в том, к какому пространству имен относится это предварительное объявление? Ответ тоже есть в документации по дружественности.

When a local class declares an unqualified function or class as a friend, only functions and classes in the innermost non-class scope are looked up, not the global functions

Такой поиск имени напоминает Unqualified name lookup [?].
Иными словами, предварительное объявление дружественной структуры Pointer будет произведено в том пространстве имен, где определен тип Holder, а не в его пространстве имен.

Теперь собираем код в кучку. Чтобы дружественной была назначена именно структура Holder::Pointer, требуется сперва сделать предварительное объявление структуры Pointer в пространстве Holder.
В это же время стоит обратиться к описанию (4) из документации дружественности. Начиная с C++11 можно пользоваться формой friend Pointer; чтобы использовать уже объявленное имя вместо создания предварительного объявления этого имени.

По итогу лишним в твоем коде является только слово struct в строке friend struct Pointer;. Да и то только если ты пользуешься C++11.
В остальном обе строки создают точное понимание того, какой именно тип ты хочешь объявить дружественным.

В качестве дополнения:

Структура, объявленная как вложенная, не получает автоматического доступа
к закрытым членам внешней структуры.

Это все враки. Документация по вложенным типам говорит иное.

Like any member of its enclosing class, the nested class has access to all names (private, protected, etc) to which the enclosing class has access ...

Поэтому лишним в данном случае является как предварительное объявление Pointer, так и объявление его дружественности. С поправкой, конечно, на C++11.

[Qubc]

Евгений Шатунов, круть, спасибо.