结构体含std::vector<结构体>::iterator引发“不完全类型非法使用”错误

问题场景与报错 #

我在C++11中尝试定义一个存储结构体的std::vector，该结构体需要包含指向同类型结构体的迭代器以构建树形结构。尝试用前向声明无法解决问题，因为std::vector需要结构体的完整定义，但结构体定义完成前，vector无法获取该定义。

报错代码 #

#include <vector>

template <class Payload>
class Tree
{
    public:
        typedef struct _Node Node;
        struct _Node
        {
            Payload t_payload;
            //error: invalid use of incomplete type '_Value_type {aka struct _Node}'
            std::vector<Node>::iterator pst_father;
        };

        std::vector<Node> gast_tree;
};

int main()
{
    Tree<int> my_tree;
    return 0;
}

报错信息 #

in instantiation of 'void std::_Destroy(_ForwardIterator, _ForwardIterator) [with _ForwardIterator = _Node*]':
required from 'void std::_Destroy(_ForwardIterator, _ForwardIterator, std::allocator<_T2>&) [with _ForwardIterator = _Node*; _Tp = _Node]'
required from 'std::vector<_Tp, _Alloc>::~vector() [with _Tp = _Node; _Alloc = std::allocator<_Node>]'
required from here
error: invalid use of incomplete type '_Value_type {aka struct _Node}'

核心疑问 #

我希望用std::vector作为Node结构体的容器，让Node间通过迭代器关联构建树。使用整数索引可正常编译，但我想学习std::vector迭代器的用法，请问能否在结构体内部包含指向自身类型的vector迭代器？

解决方案 #

可以实现，问题的核心在于模板上下文的类型依赖处理，以及冗余语法的问题：

• 原代码中typedef struct _Node Node;是C风格的冗余写法，C++中直接定义struct Node即可。
• 在模板定义的上下文中，std::vector<Node>::iterator属于依赖于模板参数的类型，编译器无法自动推断它是一个类型，必须使用typename关键字显式声明，告知编译器这是一个类型名。

修正后的代码 #

#include <vector>

template <class Payload>
class Tree
{
    public:
        struct Node
        {
            Payload t_payload;
            typename std::vector<Node>::iterator pst_father;
        };
        std::vector<Node> gast_tree;
};

int main()
{
    Tree<int> my_tree;
    return 0;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者05032 Mendicant Bias