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C和C++的面向對象專題（3）——C++中的不優雅特性

編輯：關於C++

本專欄文章列表

一、何為面向對象

二、C語言也能實現面向對象

三、C++中的不優雅特性

四、解決封裝，避免接口

五、合理使用模板，避免代碼冗余

六、C++也能反射

七、單例模式解決靜態成員對象和全局對象的構造順序難題

八、更為高級的預處理器PHP

三、C++中的不優雅特性

今天來說一說C++中不優雅的一些問題，C++雖然是面向對象的設計語言，但也有很多缺陷和弊病，我們將會討論如何通過良好的設計解決這些問題。

C++編譯緩慢

C++編譯慢已經成為了業界共識，一個大型C++項目甚至要用專用的服務器編譯好久才能完成，Java和.net作為大型開發平台，卻也沒發現編譯如此緩慢的問題，那麼究竟是什麼，導致了C++編譯難的問題呢？

模板的糾結

C++中模板有個很神奇的問題，就是實現和聲明都必須被使用者引用，這段模板代碼才有效，也就是說，模板是在編譯時展開的代碼生成機制。

我們不妨做個實驗，這是類的聲明：

template
class CObject
{
public:
    CObject(T k) {obj = k;}
    ~CObject() {}
    T getObj();
private:
    T obj;
};

下面是類的實現：

#include "CObject.h"

template
T CObject::getObj(){
    return this->obj;
}

主函數中調用：

#include 
#include "CObject.h"

using namespace std;

int main(){
    CObject Obj(10);
    int k = Obj.getObj();
    printf("%d\n", k);
    return 0;
}

一切看起來是那麼的順利，但是！我的電腦給我顯示如下錯誤信息：

Scanning dependencies of target template_test
[ 50%] Building CXX object CMakeFiles/template_test.dir/src/CObject.cpp.o
[100%] Building CXX object CMakeFiles/template_test.dir/src/main.cpp.o
Linking CXX executable template_test
CMakeFiles/template_test.dir/src/main.cpp.o：在函數‘main’中：
main.cpp:(.text+0x22)：對‘CObject::getObj()’未定義的引用
collect2: error: ld returned 1 exit status
make[2]: *** [template_test] 錯誤 1
make[1]: *** [CMakeFiles/template_test.dir/all] 錯誤 2
make: *** [all] 錯誤 2

鏈接器告訴我，我們找不到一個叫做‘CObject::getObj()’的函數，恩？為何，我們不是將類實現鏈接進來了麼？

如果你這樣想就錯了，上網查找解決方案，得到的回復居然是這樣：
#include "CObject.h" => #include "CObject.cpp"

omg，那我還不如把兩個文件寫成一個hpp來的方便呢，其實C++也是推薦你這樣做的，理由就是——模板是編譯時，在用到的時候進行代碼展開得到的
如果不這樣做，鏈接器是不會找到對應的代碼的。

那麼也找到了很多大型工程如boost庫，為何編譯緩慢的直接原因，大量的模板展開消耗了巨大的資源，而且模板展開是很不利於代碼復用的，同樣的算法，換一種類型，必須全部編譯，生成新的代碼，並且這類模板生成的代碼，不能提前編譯成二進制庫，這樣的結果就是，項目哪裡改動一點，好多文件重復編譯，造成編譯十分緩慢。

封裝的問題

C++的類並沒有很好的將代碼封起來，這和上次講到的GObject對比可以發現，C++的私有變量是一同放置在類的聲明中，而我們知道，一個類的聲明，是會被很多其他類引用的。
那麼，思考我們的C++編譯過程，很多類都引用了一個.h文件，那麼這個.h文件一旦發生更改，那麼所有引用這個文件的cpp文件都將被觸發重復編譯，而我們在實現一個類時，對類的成員函數小修小補是很平常的，但由於封裝的不徹底，那麼我們的項目又將被反復編譯，帶來編譯的速度緩慢。

而且，如果是庫的話，那麼私有成員的更新甚至還會影響用戶使用，非常麻煩。
例如下面這段代碼：

class Test {
public:
    Test();
    ~Test();

    void Show();

private:
    std::string message;
    int pointer;
    void formatMessage(std::string&);
};

很明顯，一般的C++類，私有成員都會比公開成員多，那麼私有成員修改一點，哪怕只是一不小心多了個空格，都會帶來這個文件的更新，觸發makefile的重編譯，帶來了低效率。