为何模板类param可前置声明fwd，非模板类却编译失败？

以下是两种未包含fwd.hpp头文件的场景：

场景1：模板类（编译成功） #

struct fwd;

template <class T>
class param
{
public:
    void callinit()
    {
        p = std::make_shared<T>();
    }

    std::shared_ptr<T> p{nullptr};
};
param<fwd> pf;

场景2：非模板类（编译报错） #

报错信息：error: invalid application of 'sizeof' to incomplete type 'fwd'，报错指向std::aligned_storage相关代码

struct fwd;

class param
{
public:
    void callinit()
    {
        p = std::make_shared<fwd>();
    }

    std::shared_ptr<fwd> p{nullptr};
};

param pf;

核心原因：模板与非模板的实例化规则差异 #

1. 模板类的延迟实例化机制 #

C++模板遵循按需实例化原则：模板的成员（包括成员函数）只有在被实际使用时，才会被编译器生成具体的代码。

在场景1中：

• 声明param<fwd> pf时，编译器只需要实例化param<fwd>的成员变量p——而std::shared_ptr<T>允许指向不完全类型（仅前向声明的fwd），因为shared_ptr的大小是固定的（内部包含两个指针，不需要知道目标类型的具体大小），所以这一步没问题。
• callinit()函数从未被调用，因此编译器不会实例化它的内部代码，也就不会执行std::make_shared<fwd>()——而make_shared需要知道fwd的完整大小来分配内存，这一步被跳过了。

所以整个代码可以正常编译。

2. 非模板类的即时解析规则 #

非模板类的所有成员函数（即使是类内定义的），会在类定义完成后就被编译器解析，而非延迟到调用时。

在场景2中：

• 类内定义的callinit()函数会被编译器立即处理，其中的std::make_shared<fwd>()需要计算fwd的大小（sizeof(fwd)）来分配内存，但此时fwd只有前向声明，属于不完全类型，编译器无法获取其大小，因此触发报错。
• 哪怕你从未调用callinit()，非模板类的成员函数定义会被编译器检查，所以这个错误必然会出现。

额外验证 #

如果在场景1中添加pf.callinit();，此时编译器会实例化callinit()的代码，同样会触发和场景2一样的报错——因为此时必须获取fwd的完整定义才能执行make_shared。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Bonody