Как понять typedef в этом объявлении

Итак, мой первый вопрос: почему автор использует здесь предварительную декларацию?

Чтобы компилятор знал, что GameCharacter является допустимым именем, когда встречается строка int defaultHealthCalc(const GameCharacter& gc);.

И мой второй вопрос: как понимать объявление typedef и как его использовать?

В идеале вы не его больше не используете.

Начиная с C++11, using является лучшей альтернативой, поскольку она более удобочитаема; в отличие от указателей на функции typedef, он четко отделяет имя от того, что это имя описывает. Сравните это:

typedef int (*HealthCalcFunc)(const GameCharacter&);

С этим:

using HealthCalcFunc = int (*)(const GameCharacter&);

В версии typedef имя HealthCalcFunc окружено с обеих сторон тем, что описывает имя. Это вредит читабельности.

Но код все еще можно улучшить, потому что C++11 также представил std::function в качестве альтернативы и/или уровня абстракции над указателями функций.

using HealthCalcFunc = std::function<int(const GameCharacter&)>;

Это настолько читабельно, что даже объяснять не нужно. HealthCalcFunc — это функция, которая возвращает int и принимает const GameCharacter&.

Функция defaultHealthCalc подходит под это определение. Вот полный пример:

#include <functional>

class GameCharacter;

int defaultHealthCalc(const GameCharacter& gc);

class GameCharacter {
public:
      using HealthCalcFunc = std::function<int(const GameCharacter&)>; 

      explicit GameCharacter(HealthCalcFunc hcf = defaultHealthCalc)
       : healthFunc(hcf)
      {}
      int healthValue() const
      {return healthFunc(*this); }
private:
       HealthCalcFunc healthFunc;
};

Самое замечательное в std::function то, что вы не ограничены отдельными функциями. Вы можете передать любую функциональную вещь. Вот некоторые примеры:

struct Functor
{
    int f(const GameCharacter& gc);
};

int main()
{
    // normal function:
    GameCharacter character1(defaultHealthCalc);

    // lambda:
    GameCharacter character2([](auto const& gc) { return 123; });

    // using std::bind:
    Functor functor;
    using namespace std::placeholders;
    GameCharacter character3(std::bind(&Functor::f, functor, _1));
}

См. также Должен ли я использовать std::function или функцию указатель в C++?.

Итак, мой первый вопрос: почему автор использует здесь предварительную декларацию?

Поскольку объявление функции defaultHealthCalc использует const GameCharacter& в качестве типа параметра, то GameCharacter необходимо объявить заранее.

И мой второй вопрос: как понять объявление typedef

Он объявляет имя типа HealthCalcFunc, которое является типом указателя на функцию, которая принимает const GameCharacter& в качестве параметра и возвращает int.

и как его использовать?

Как показано в примере кода,

explicit GameCharacter(HealthCalcFunc hcf = defaultHealthCalc) // declare a parameter with type HealthCalcFunc; 
                                                               // the default argument is function pointer to defaultHealthCalc
: healthFunc(hcf)                                              // initialize healthFunc with hcf
{}

int healthValue() const
{return healthFunc(*this); }                                   // invoke the function pointed by healthFunc

HealthCalcFunc healthFunc;                                     // declare a member with type HealthCalcFunc 

Упреждающее объявление необходимо из-за упреждающего объявления defaultHealthCalc, в котором используется GameCharacter. Без предварительного объявления компилятор не знал бы, что позже будет тип с именем GameCharacter, поэтому вам нужно объявить его вперед или переместить определение перед объявлением функции.

Это typedef означает назвать тип int(*)(const GameCharacter&) HealthCalcFunc. Это указатель функции на int(const GameCharacter&). По этой причине typedef довольно нечитаемы, вместо этого рекомендуется использовать объявление using:

using HealthCalcFunc = int(*)(const GameCharacter&);

typedef int (*HealthCalcFunc)(const GameCharacter&);

Объявляет typedef с именем HealthCalcFunc для типа указателя на функцию, где сигнатура функции возвращает int и принимает параметр const GameCharacter&.

Предварительное объявление необходимо, потому что этот класс используется в качестве типа параметра в typedef.

Предварительное объявление GameCharacter строго не требуется; объявление функции могло бы выглядеть так:

int defaultHealthCalc(const class GameCharacter& gc);

который имеет тот же эффект, что и исходный код. Но считается более удобочитаемым иметь предварительное объявление в отдельной строке.