《Effective C++》之条款31：将文件间的编译依存关系降至最低

《Effective C++》

条款31：将文件间的编译依存关系降至最低

       假设你对C++程序的某个class实现文件做了些轻微修改。注意，修改的不是class接口，而是实现，而且只改private成分。然后重新建置这个程序，预计只花数秒就好。毕竟只有一个class被修改。当你按下“Build”按钮或键入make指令时，会大吃一惊，然后感到困窘，因为你意识到整个世界都被重新编译个连接了！那么问题出在哪里呢？？？

问题出在C++并没有把“将接口从实现中分离”这事做的很好。Class的定义式不只详细描述了class接口，还包括十足的实现细目。例如：

#include <string>
#include "date.h"
#include "address.h"
class Person
{
public:
    Person(const std::string& name,const Date& birthday,
           const Address& addr);
    std::string name() const;
    std::string birthDate() const;
    std::string address() const;
    ...
private:
    std::string theName;//实现细目
    Date theBirthDate;//实现细目
    Address theAddress;//实现细目
};

其中：

#include <string>
#include "date.h"
#include "address.h"

       由于这些头文件，使得Person定义文件和其含入文件之间形成了一种编译依存关系。如果这些头文件中有任何一个被改变，或这些头文件所依赖的其他头文件有任何改变，那么每一个含入Person class的文件就得重新编译，任何使用Person class的文件也必须重新编译。这样的连串编译依存关系会对许多项目造成难以形容的灾难。

如下是一个解决方案的思路：

将对象实现细目隐藏于一个指针背后。把Person分割成两个classes，一个只提供接口，另一个负责实现该接口。如果负责实现的那个所谓implementation class 取名为PersonImpl，Person将定义如下：

#include <string>
#include <memory>

class PersonImpl;//Person实现类的前置申明
class Date;//Person接口用到的classes(Date,Address)的前置申明
class Address;

class Person
{
public:
    Person(const std::string& name,const Date& birthday,
           const Address& addr);
    std::string name() const;
    std::string birthDate() const;
    std::string address() const;
    ...
private:
    std::tr1::shared_ptr<PersonImpl> pImpl;//智能指针shared_ptr，指向实物
};

这个分离的关键在于以“申明的依存性”替换“定义的依存性”，那正是编译依存性最小化的本质：现实中让头文件尽可能自我满足，万一做不到，则让它与其他文件内的申明式相依。其他每一件事都源自于这个简单的设计策略：

1.如果使用object reference或object pointers可以完成任务，就不要使用objects。

2.如果能够，尽量以class申明式替换class定义式。

3.为申明式和定义式提供不同的头文件。

Handle classes其中具体做法1是将他们的所有函数转交给相应的实现类并由后者完成实际工作。例如下面是Person两个成员函数的实现：

#include "Person.h"
#include "PersonImpl.h"

Person::Person(const std::string& name,const Date& birthday,
               const Address& addr)
               : pImpl(new PersonImpl(name,birthday,addr))
{ }

std::string Person::name() const
{
    return pImpl->name();
}

请注意，Person构造函数以new调用PersonImpl构造函数，以及Person::name函数内调用PersonImpl::name。这是重要的，让Person变成一个Handle class并不会改变它做的事，只会改变它做事的方法。

另一个制作Handle class的办法是，令Person成为一种特殊的abstract base class，称为interface class。这种class的目的是详细一一描述derived classes的接口，因此它通常不带成员变量，也没有构造函数，只有一个virtual析构函数以及一组pure virtual函数，用来描述整个接口。

总结：

1. 支持“编译依存性最小化”的一般构想是：相依于申明式，不要相依于定义式。基于此构想的两个手段是Handle classes和Interface classes。

2. 程序库头文件应该以“完全且仅有申明式”的形式存在。这种做法不论是否设计template都适用。

2016-11-08 23:10:40