为何嵌套结构体含外部结构体成员时，在成员函数内声明可编译？

我有一段可编译的代码，但将其中的IncResult结构体从成员函数inc()内部移到Num结构体的作用域中时，编译会失败。我理解编译器有时无法处理不完整类型，但疑惑为何将结构体移到函数内部就能解决问题，我认为无论IncResult放置在何处，编译器对外部类Num的信息掌握没有差异。

代码如下：

#include <fmt/printf.h>


struct Num {
    // IncResult moved here does not work:
   //  error: field has incomplete type 'Num'
    auto inc() {
        struct IncResult {
          bool _event;
          Num result;
        };   
        return IncResult{(val+1)%2==0,Num{val+1}};
    }

    int val = 0;
};

int main() {
    Num num{10};
    auto [eleven_even, eleven] = num.inc();
    fmt::print("{}, {}\n", eleven_even ? "even " : "odd  ", eleven.val);
    auto [twelve_even, twelve] = eleven.inc();
    fmt::print("{}, {}\n", twelve_even ? "even " : "odd  ", twelve.val);
}

问题原因解析 #

核心差异在于编译器处理类定义和函数体的时机不同：

• 把IncResult放在Num类作用域时：
  编译器从上到下逐行处理类定义，当遇到IncResult里的Num result;时，Num类还没定义完成（后面还有int val = 0;未处理），此时Num属于不完整类型。而C++要求结构体的成员必须是完整类型（因为要确定整个结构体的大小和内存布局），因此编译器会抛出"field has incomplete type 'Num'"的错误。

• 把IncResult放在inc()函数内部时：
  即使成员函数的定义写在类内部，函数体的实际解析会延后到整个Num类定义完成之后。此时Num已经是完整类型，IncResult里声明Num result;完全符合类型要求，编译自然可以通过。

简单总结：类作用域内的嵌套结构体是在类的定义过程中被解析的，此时外部类还不完整；而函数内部的嵌套结构体是在类完全定义后才被解析，外部类的类型信息已经完整。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者NoSenseEtAl