Effective C++ 34

Effective C++ 34

34.將文件間的編譯依賴性降到最低。

對於一個大型程序，其結構是錯綜復雜的，當你對一個類進行一些改動時，修改的不是接口，而是類的實現，即只是一些細節部分，但重新生成程序時，所有用到這個類的的文件都要重新編譯。這裡題目指的是這個意思。但實際上，我在vs2012實踐了一下，對於類B與類A相關聯，類B的實現依賴於類A，若類A的實現發生了改變，並不會影響B，即生成時，編譯器只會去重新編譯A，而對於依賴於A的用戶程序，並不會像其所說那樣全部重新編譯。好吧，我這裡總算是明白其所說的修改其實現的意思了。

修改類的實現： 類的接口只是類中提供給外部的函數， 而類的實現是指類實現接口函數所需要的內部邏輯和數據結構，如一些私有的函數，以及一些私有的成員數據。修改這些類實現的，對於實現函數的修改就必須修改函數的聲明，而數據成員的修改就是數據成員的類型以及數量的修改。當進行這些修改時，就必定會導致調用這個類的用戶程序都要重新編譯。

一般的解決方法是將實現與接口分開，即對於本來使用的一個類，將其轉換為兩個類，一個類為接口類，供用戶程序調用，一個類為實現類，有具體的實現邏輯以及實現所需的數據成員，且接口類能夠指向對應的實現類，對於實現邏輯的更改不會影響用戶程序，因為用戶程序只與接口類連接，而隱藏了實現邏輯修改造成的影響，只有當接口改變時，才需要重新編譯。分離的關鍵是，對類定義的依賴 被 對類聲明的依賴取代，降低編譯依賴性，將 提供類定義 即#include 指令 的任務由原來的函數聲明頭文件轉交給包含函數調用的用戶文件。

即不在頭文件中包含其他頭文件，除非缺少它們就不能編譯，而一個一個地聲明所需要的類，讓使用這個頭文件的用戶自己通過include去包含這些頭文件，以使用戶代碼通過編譯。

實現這種接口與實現分離，在c++中一般有兩種方法，一種是 將一個對象的實現隱藏在指針的背後，即用一個指針指向某個不確定的實現。這樣的類稱為句柄類或信封類。而指向的實現類稱為 主體類或者信件類。句柄類，即接口只是將所有函數調用轉移到對應的主體類中，有主題類也就是實現類來真正完成工作。接口中要將原來的實現需要的數據成員轉換為函數，而去調用實現類中的數據成員 來實現功能,即接口中使用函數來實現對實現類中的數據成員實現傳遞和返回。

假如簡單實現兩個類，A ,B,C，A中放一個int，b中放一個doubel，C中放兩者之和，寫出代碼如下：

classA.h:

#pragma once
class ClassA{
public:
public:
	int a;
	ClassA(int x){a = x;}
	ClassA(){a = 0;}
	int getA() const{return a;};
};

ClassB.h:

class ClassB{
public:
	double b;
	double getB() const{return b;}
	ClassB(double x){b = x;}
	ClassB(){b = 0;}
};

ClassC.h，即接口：

//這個頭文件就是所謂的接口，如此將接口與實現分離後，只有修改接口時，才會導致使用該接口的用戶程序重新編譯
class ClassA;//只聲明，在接口中只要知道有這些類，而在實現中才去include這些頭文件
class ClassB;
class ClassCImpl;

class ClassC{
public:
	ClassC(const ClassA& xa,const ClassB& xb);
	virtual ~ClassC();
	int getA() const;//函數來返回實現類中的數據成員
	double getB() const;
	double getC() const;
private:
	ClassCImpl *impl;//使用指針來指向實現類
	//int aaa;//在接口中任意進行修改，就要重新編譯其與其用戶程序
};

ClassC.cpp，接口的函數，調用 實現類中的函數進行返回。

//這裡也是對於接口的實現，修改這裡的數據，不會導致其他程序的重新編譯
#include "ClassC.h"//這是接口ClassC的函數具體實現
#include "ClassCImpl.h"//要包含實現類的定義，且實現類中與ClassC中有一樣的成員函數

ClassC::ClassC(const ClassA& xa,const ClassB& xb){
	impl = new ClassCImpl(xa,xb);		
}
ClassC::~ClassC(){
	delete impl;
}
int ClassC::getA() const{
	return impl->getA();		
}
double  ClassC::getB() const{
	return impl->getB();		
}
double  ClassC::getC() const{
	return impl->getC();		
}

ClassCImpl ，實現類的定義：

#include "ClassA.h"
#include "ClassB.h"

class ClassCImpl{
public:
	ClassCImpl(const ClassA& xa,const ClassB& xb);
	int getA() const;//函數實現接口中函數
	double getB() const;
	double getC() const;
private:
	ClassA A;
	ClassB B;
	ClassB C;
};

ClassCImpl.cpp，實現類的簡單的操作:

#include "ClassCImpl.h"//要包含實現類的定義，且實現類中與ClassC中有一樣的成員函數

ClassCImpl::ClassCImpl(const ClassA& xa,const ClassB& xb){
	A = xa;
	B = xb;
	C = (B.getB() + A.getA());
}
int ClassCImpl::getA() const{

	return A.getA();		
}
double  ClassCImpl::getB() const{
	return B.getB();		
}
double  ClassCImpl::getC() const{
	return C.getB();		
}

這樣就實現了接口與實現的分離，在ClassC中定義接口，在接口固定的情況下，在接口實現類ClassCImpl中進行任意的修改，編譯器都只會重新編譯實現類，而不會全部重新編譯。這是使用句柄類實現的接口與實現分離。

另外一種方法成為協議類，即是這個類成為特殊類型的抽象基類。協議類只是為派生類確定接口，它沒有數據成員，沒有構造函數，有一個虛析構函數，有一些純虛函數，這些純虛函數組成了接口。
協議類的用戶通過一個類似構造函數的的函數來創建新的對象，而這個構造函數所在的類就是隱藏在後的派生類。這種函數一般稱為工廠函數，返回一個指針，指向支持協議類接口的派生類的動態分配對象。這個工廠函數與協議類解密相連，所以一般將它聲明為協議類的靜態成員。若重新聲明一個ClassD，完成之前的功能，，但是為一個協議類，有：

ClassD.h：

//這個為協議類
class ClassA;//只聲明，在接口中只要知道有這些類，而在實現中才去include這些頭文件
class ClassB;

class ClassD{
public:
	virtual ~ClassD(){}
	virtual int getA() const = 0;//函數來返回實現類中的數據成員
	virtual double getB() const = 0;
	virtual double getD() const = 0;
	static ClassD* makeClassD(const ClassA& xa,const ClassB& xb);//這裡使用靜態成員來返回
};

再寫一個派生類來實現CLassD的功能，RealClassD.h:

#include "ClassA.h"
#include "ClassB.h"
#include "ClassD.h"

class RealClassD:public ClassD{
public:
	RealClassD(const ClassA& xa,const ClassB& xb):A(xa),B(xb),D(B.getB() + A.getA()){}
	virtual ~RealClassD(){}
	 int getA() const;
	 double getB() const ;
	 double getD() const;

private:
	ClassA A;
	ClassB B;
	ClassB D;
};

而在這個派生類定義中，順帶實現ClassD中的返回指針的makeClassD的函數。這裡：先從協議類中繼承接口規范，然後在實現中實現接口中的函數。

#include "RealClassD.h"


int RealClassD::getA() const{
	return A.getA();
}
double RealClassD::getB() const{
	return B.getB();
};
double RealClassD::getD() const{
	return D.getB();	
}
ClassD* ClassD::makeClassD(const ClassA& xa,const ClassB& xb){
	return new RealClassD(xa,xb);
}

而在需要使用的地方，如此調用這個函數來指向需要的接口：

	ClassD* dd = ClassD::makeClassD(a,b);
	cout<getD()<dd的指針動態綁定到返回的派生類對象，而在派生類中修改其實現的成員只要重新編譯派生類的cpp就行了。




句柄類和協議類分離了接口與實現，從而降低了文件間的依賴性，當一定程度上有時間和空間上的消耗。對於一個程序轉變為產品時，要用具體的類來取代句柄類和協議類。