Item 31: Minimize compilation dependencies between files.
@H_403_3@曾听老师讲过,每天上班的第一件事就是下载最新代码开始编译,然后可以有半个小时去喝杯咖啡。。。 这是C++特殊的一点,即使你在保持接口不变的情况下只改了类的内部实现,其他的项目文件仍然可能需要重新编译。
C++的Class不仅规约了外部接口,也给出了内部实现:
class Person{ public: // 外部接口 Person(const string& name); string name() const; private: // 内部实现 string _name; Date _birthday; };基于
Person
的内部实现,它的类定义文件中应该包含这样的代码:@H_403_3@
<string>
中定义了string
类,date.h
中定义了Date
类。这些
include
在编译前都是要拷贝进来的!这使得Person
与这些头文件产生了编译依赖。 只要这些头文件(以及它们依赖的文件)中的类定义发生改动,Person
类便需要重新编译。你可能会想到,在
Person
文件中,只引入string
和Date
的声明而不引入定义不就解决问题了么: 这样当我们更改Date
的内部实现时Person
便不会知道,也就不需要重新编译了。这个思路写出来的代码是这样的:string; Date; Person{ ... }; Person p;编译通过不了!首先
string
是一个typedef
:basic_string<char>
,你需要声明更多的东西才能合法地声明这样一个string
。 另外当编译器运行到Person p;
时要为Person
分配空间,需要知道Person
的大小,而Person
的大小依赖于Date
的大小。 所以编译器需要知道Date
的内部实现!只声明Date
是不够的。使用指针代替对象
一个去除编译依赖的办法是:依赖项使用指针而不是对象,同时依赖于类的声明而非定义。比如我们把
_birthday
改成指针,并声明class Date;
:Person{ ... private: Date* _birthday; }编译器为
Person
分配空间时,为其中的_birthday
分配指针大小的空间即可,不必知道Date
的内部实现,此时只需要提供Date
的声明即可。Person
依赖于Date
的声明而不是定义,于是date.h
不再是Person
的编译依赖了。 另外,如果你只是在返回值或者参数用到了Date
,也不需要引入Date
的定义,声明它即可:Date; Date d; void func(Date d);虽说对象作为函数参数还是传递引用比较好(见Item 20:传递常量引用比传值更好),但即使你传递的是对象,也不需要给出它的内部实现。
单独地提供声明
既然我们希望依赖于声明而非定义,那么我们需要为每个类单独地提供声明文件,和定义文件。 比如
date.h
便需要分为两个文件,一个是声明class Date;
,一个是定义class Date{}
。// file: datefwd.h Date; // file: date.h Date{ ... };我们在
Person
中include"datefwd.h"
即可,这样解除Person
和Date
内部实现(定义在date.h
中)之间的编译依赖。使用句柄类
C++中接口声明和内部实现必须同时引入, 但在Java等语言中便不存在这个问题。因为所有对象都是引用,比如
Person
中的Date
只是一个引用,Person
的大小与Date
的实现无关, 只需要为Date
分配一个引用大小的空间即可。在C++中,我们也可以使用"pImpl idiom"
来实现这个策略:public: Person(string& name); string name() private: shared_ptr<PersonImpl> pImpl; }; Person::Person(string& name): pImpl(new PersonImpl(name)){} string Person::name(){ return pImpl->name(); }相当于把实现放到了另外一个类中
PersonImpl
,这样的Person
类称为句柄类(Handle class)。 这样,当PersonImpl
的内部实现发生改变时,依赖于Person
的代码不再需要重新编译了。使用接口类
还记得虚函数吗?除了句柄类,还有另外一个方式来移除编译依赖:接口类。在Java或C#中有接口的概念, 一个类可以实现若干个接口。但在C++中只有类的概念,但我们可以用只包含虚函数的类来定义一个接口:
public: virtual ~Person(); virtual string name() const = 0; virtual string birthday() const = 0; };接口类中的成员函数定义为纯虚函数即可,因为接口类中我们当然不打算放一个方法的实现进去。
@H_403_3@这个
Person
接口类包含纯虚函数,是一个抽象类。客户不能实例化它,只能使用它的引用和指针。 然而客户一定需要某种方法来获得一个实例,比如工厂方法(见Item 13或者虚构造函数。 它们动态地创建对象,并返回对象指针(最好是智能指针,见Item 18)。比如
Person
有一个实体类叫做RealPerson
,那么Person
中可以提供一个工厂方法create()
:static shared_ptr<Person> create(string& name); }; shared_ptr<Person> Person::create(string& name){ return shared_ptr<Person>(new RealPerson(name)); } ... shared_ptr<Person> p(Person::create("alice"));总结
最小化编译依赖的一般做法是依赖于声明而非定义,这个想法可以通过句柄类或接口类来实现。库的声明应当包括“完整的”和“只有声明的”两种形式。
接口类和句柄类的设计隐藏了类的实现细节,减小了实现细节的改动对客户的影响。 但无论是接口类还是句柄类,都会造成一些代价:多一个
pImpl
指针的空间、虚函数表指针的空间、寻找虚函数的时间、间接调用的时间。确实有人会因为这些代价而拒绝使用这些先进的技术,你会发现很难说服他们。这一点即便是Scott Meyers也没有办法:
If so,you're reading the wrong book.
@H_403_3@原文链接:https://www.f2er.com/javaschema/284436.html
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