先來看一個表面看起來沒有錯誤的程式add.cpp。

#include <iostream>
 
int main()
{
    using namespace std;
    cout << "The sum of 3 and 4 is: " << add(3, 4) << endl;
    return 0;
}
 
int add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

預計結果應為：

The sum of 3 and 4 is: 7

但事實上，這個程式在Visual Studio 2005中根本無法編譯通過，錯誤提示為：

add.cpp(6) : error C3861: ‘add’: identifier not foundadd.cpp(10) : error C2365: ‘add’ : redefinition; previous definition was ‘formerly unknown identifier’

此程式無法編譯的原因是編譯器會按順序讀取檔案，當編譯器到達第六行即main()函式中呼叫add()的部分時，並不能明確add()是什麼，我們知道第10行才開始定義add，於是導致了第一個錯誤：“identifier not found”（未找到識別符號）。同時Visual Studio 2005還會鬱悶為何add被定義了兩遍。這可能產生一些誤解，因為前面根本沒有定義add()函式啊，Visual Studio後續的版本修正了這個錯誤，略去了這個多餘的錯誤提示。雖然第二個提示是多餘的，我們還是要注意一個錯誤造成多個錯誤提示的情況是屢見不鮮的。

Note：解決編譯錯誤時，首先解決提示中的第一個錯誤。

要解決這個問題，首先需要明確編譯器並不知道add是什麼，通常有兩種方法來告訴它。

第一種：將add定義在main()之前。

#include <iostream>
 
int add(int x, int y)
{
    return x + y;
}
 
int main()
{
    using namespace std;
    cout << "The sum of 3 and 4 is: " << add(3, 4) << endl;
    return 0;
}

這種情況下，在main函式呼叫add函式時，編譯器已經能夠知道add是什麼，因為這個程式比較簡單，所以這種改動相對來說容易做，但是在一個大型的程式中，試圖弄清楚哪個函式呼叫了哪個函式，以便於將各個函式按照相應的順序定義是一件很煩心的事。

另外，這個方法並不總是可行的，比如我們寫了一個有兩個函式A、B的函式，如果A呼叫了B，B又呼叫了A，就無法找到合適的順序定義A、B以使兩者兼顧。如果先定義A，編譯器就會抱怨自己根本不認識B，先定義B的話，同樣也會產生錯誤。

函式原型與前置宣告

第二種：使用前置宣告

前置宣告允許我們在真正定義一個識別符號前告知編譯器這個識別符號的存在。對於函式來說，這允許我們在定義函式體之前告知編譯器函式的存在，這樣編譯器在遇到函式呼叫時就能明白這是一個函式呼叫並且能夠檢查我們是否正確呼叫了這個函式，即使編譯器還不知道這個函式是如何以及在哪裡被定義的。

為了給函式寫前置宣告，我們使用一個稱為函式原型的宣告語句，函式原型由函式返回值型別、函式名、引數列表組成，不包括函式體（花括號之間的部分），函式原型是一個語句，因為它以分號結束。以下就是函式add的函式原型：

int add(int x, int y);

這樣，之前那個無法編譯通過的程式可以使用函式原型修改為：

#include <iostream>
 
int add(int x, int y); // 使用函式原型的前置宣告
 
int main()
{
    using namespace std;
    cout << "The sum of 3 and 4 is: " << add(3, 4) << endl; 
    return 0;
}
 
int add(int x, int y) // add()的函式體在此定義
{
    return x + y;
}

當編譯器遇到main中的add時，就能夠大致瞭解add是什麼樣的了：有兩個整型形參的返回值型別為整型的函式。

值得注意的是，函式原型中並不需要指定引數的名稱，也可以這樣宣告函式：

int add(int, int);

但是我們習慣上都是要命名引數的，這樣便於通過函式原型理解函式，否則就需要定位函式體的位置。

Tip：可以使用複製貼上函式體處的語句來建立函式原型，別忘了在後面新增分號。

忘寫函式體

也許有人會好奇，如果我們前置聲明瞭函式卻沒有定義它會發生什麼？

答案是：視情況而定。如果宣告的函式並沒有被呼叫，程式則可以編譯通過並且能夠正確執行。如果已經宣告卻未定義的函式被呼叫了，那麼程式同樣可以編譯，但聯結器卻無法完成函式呼叫。（參看《0.4開發流程簡介》）

考慮下面的程式：

#include <iostream>
 
int add(int x, int y); // forward declaration of add() using function prototype
 
int main()
{
    using namespace std;
    cout << "The sum of 3 and 4 is: " << add(3, 4) << endl;
    return 0;
}

我們前置聲明瞭add()函式卻沒有定義它，當使用VS2005編譯此程式時，產生如下的提示：

Compiling…add.cppLinking…add.obj : error LNK2001: unresolved external symbol “int __cdecl add(int,int)” ([email protected]@[email protected])add.exe : fatal error LNK1120: 1 unresolved externals

可見，程式可以編譯，但卻在連結階段失敗了因為add()並沒有被定義。

其他型別的前置宣告

前置宣告通常伴隨著函式使用，但是前置宣告也可以用於C++中的其他識別符號，例如變數和使用者自定義型別，只是語法不同。後續課程會繼續討論。

宣告與定義

宣告與定義是C++中常會聽到的兩個詞語，他們是什麼意思呢？現在你應當有足夠的認識來理解兩者的區別了。

定義實際上是實現或者說例項化（分配了相應記憶體空間）了識別符號，下面是兩個定義的例子：

int add(int x, int y) // 定義函式add()
{
   return x + y;
}

int x; // 例項化名為x的整型變數（記憶體分配了空間）

每個識別符號只能有一個定義。定義是用來“滿足”連結器要求的。

宣告是定義識別符號（變數/函式名）及其型別的語句，以下是兩個宣告的例子：

int add(int x, int y); // 宣告一個名為add的函式，擁有兩個整型形參，返回值型別為int，不包括函式體

int x; // 宣告整型變數x

宣告是用來“滿足”編譯器要求的，這就是為什麼只使用前置宣告而無定義也能編譯通過。

你可能已經注意到了，int x;兼有兩種型別，事實上，在C++中，所有的定義同時也能起到宣告的作用，因為int x;是一個定義，所以其預設也是宣告，這種情況適用於大多數宣告。

但是有一小部分宣告並非定義，例如函式原型，這些稱為純粹的宣告（還包括變數、類宣告、型別宣告的前置宣告）。一個識別符號可以有任意數量的純粹宣告，但一個以上通常是冗餘的。

小測驗

1、函式原型與前置宣告的區別是什麼？

2、寫出這個函式的函式原型。

int doMath(int first, int second, int third, int fourth)
{
   return first + second * third / fourth;
}

3、說一說下面幾個程式是無法編譯？無法連結？還是既無法編譯也無法連結？如果無法確定，可以嘗試動手編譯一下。

#include <iostream>
int add(int x, int y);
 
int main()
{
    using namespace std;
    cout << "3 + 4 + 5 = " << add(3, 4, 5) << endl;
    return 0;
}
 
int add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

4、

#include <iostream>
int add(int x, int y);
 
int main()
{
    using namespace std;
    cout << "3 + 4 + 5 = " << add(3, 4, 5) << endl;
    return 0;
}
 
int add(int x, int y, int z)
{
    return x + y + z;
}

5、

#include <iostream>
int add(int x, int y);
 
int main()
{
    using namespace std;
    cout << "3 + 4 + 5 = " << add(3, 4) << endl;
    return 0;
}
 
int add(int x, int y, int z)
{
    return x + y + z;
}

6、

#include <iostream>
int add(int x, int y, int z);
 
int main()
{
    using namespace std;
    cout << "3 + 4 + 5 = " << add(3, 4, 5) << endl;
    return 0;
}
 
int add(int x, int y, int z)
{
    return x + y + z;
}

答案

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