Effective C++ 34
最后更新于：2022-04-01 15:49:54
34.将文件间的编译依赖性降到最低。
对于一个大型程序，其结构是错综复杂的，当你对一个类进行一些改动时，修改的不是接口，而是类的实现，即只是一些细节部分，但重新生成程序时，所有用到这个类的的文件都要重新编译。这里题目指的是这个意思。但实际上，我在vs2012实践了一下，对于类B与类A相关联，类B的实现依赖于类A，若类A的实现发生了改变，并不会影响B，即生成时，编译器只会去重新编译A，而对于依赖于A的用户程序，并不会像其所说那样全部重新编译。好吧，我这里总算是明白其所说的修改其实现的意思了。
修改类的实现： 类的接口只是类中提供给外部的函数， 而类的实现是指类实现接口函数所需要的内部逻辑和数据结构，如一些私有的函数，以及一些私有的成员数据。修改这些类实现的，对于实现函数的修改就必须修改函数的声明，而数据成员的修改就是数据成员的类型以及数量的修改。当进行这些修改时，就必定会导致调用这个类的用户程序都要重新编译。
一般的解决方法是将实现与接口分开，即对于本来使用的一个类，将其转换为两个类，一个类为接口类，供用户程序调用，一个类为实现类，有具体的实现逻辑以及实现所需的数据成员，且接口类能够指向对应的实现类，对于实现逻辑的更改不会影响用户程序，因为用户程序只与接口类连接，而隐藏了实现逻辑修改造成的影响，只有当接口改变时，才需要重新编译。分离的关键是，对类定义的依赖 被 对类声明的依赖取代，降低编译依赖性，将 提供类定义 即#include 指令 的任务由原来的函数声明头文件转交给包含函数调用的用户文件。
即不在头文件中包含其他头文件，除非缺少它们就不能编译，而一个一个地声明所需要的类，让使用这个头文件的用户自己通过include去包含这些头文件，以使用户代码通过编译。
实现这种接口与实现分离，在c++中一般有两种方法，一种是 将一个对象的实现隐藏在指针的背后，即用一个指针指向某个不确定的实现。这样的类称为句柄类或信封类。而指向的实现类称为 主体类或者信件类。句柄类，即接口只是将所有函数调用转移到对应的主体类中，有主题类也就是实现类来真正完成工作。接口中要将原来的实现需要的数据成员转换为函数，而去调用实现类中的数据成员 来实现功能,即接口中使用函数来实现对实现类中的数据成员实现传递和返回。
假如简单实现两个类，A ,B,C，A中放一个int，b中放一个doubel，C中放两者之和，写出代码如下：
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：
~~~
//这个头文件就是所谓的接口，如此将接口与实现分离后，只有修改接口时，才会导致使用该接口的用户程序重新编译
class ClassA;//只声明，在接口中只要知道有这些类，而在实现中才去include这些头文件
class ClassB;
class ClassCImpl;
class ClassC{
public:
ClassC(const ClassA& xa,const ClassB& xb);
virtual ~ClassC();
int getA() const;//函数来返回实现类中的数据成员
double getB() const;
double getC() const;
private:
ClassCImpl *impl;//使用指针来指向实现类
//int aaa;//在接口中任意进行修改，就要重新编译其与其用户程序
};
~~~
ClassC.cpp，接口的函数，调用 实现类中的函数进行返回。
~~~
//这里也是对于接口的实现，修改这里的数据，不会导致其他程序的重新编译
#include "ClassC.h"//这是接口ClassC的函数具体实现
#include "ClassCImpl.h"//要包含实现类的定义，且实现类中与ClassC中有一样的成员函数
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 ，实现类的定义：
~~~
#include "ClassA.h"
#include "ClassB.h"
class ClassCImpl{
public:
ClassCImpl(const ClassA& xa,const ClassB& xb);
int getA() const;//函数实现接口中函数
double getB() const;
double getC() const;
private:
ClassA A;
ClassB B;
ClassB C;
};
~~~
ClassCImpl.cpp，实现类的简单的操作:
~~~
#include "ClassCImpl.h"//要包含实现类的定义，且实现类中与ClassC中有一样的成员函数
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();
}
~~~
这样就实现了接口与实现的分离，在ClassC中定义接口，在接口固定的情况下，在接口实现类ClassCImpl中进行任意的修改，编译器都只会重新编译实现类，而不会全部重新编译。这是使用句柄类实现的接口与实现分离。
另外一种方法成为协议类，即是这个类成为特殊类型的抽象基类。协议类只是为派生类确定接口，它没有数据成员，没有构造函数，有一个虚析构函数，有一些纯虚函数，这些纯虚函数组成了接口。
协议类的用户通过一个类似构造函数的的函数来创建新的对象，而这个构造函数所在的类就是隐藏在后的派生类。这种函数一般称为工厂函数，返回一个指针，指向支持协议类接口的派生类的动态分配对象。这个工厂函数与协议类解密相连，所以一般将它声明为协议类的静态成员。若重新声明一个ClassD，完成之前的功能，，但是为一个协议类，有：
ClassD.h：
~~~
//这个为协议类
class ClassA;//只声明，在接口中只要知道有这些类，而在实现中才去include这些头文件
class ClassB;
class ClassD{
public:
virtual ~ClassD(){}
virtual int getA() const = 0;//函数来返回实现类中的数据成员
virtual double getB() const = 0;
virtual double getD() const = 0;
static ClassD* makeClassD(const ClassA& xa,const ClassB& xb);//这里使用静态成员来返回
};
~~~
再写一个派生类来实现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;
};
~~~
而在这个派生类定义中，顺带实现ClassD中的返回指针的makeClassD的函数。这里：先从协议类中继承接口规范，然后在实现中实现接口中的函数。
~~~
#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，如此调用这个函数来指向需要的接口：
~~~
ClassD* dd = ClassD::makeClassD(a,b);
cout<<dd->getD()<<endl;
~~~
dd的指针动态绑定到返回的派生类对象，而在派生类中修改其实现的成员只要重新编译派生类的cpp就行了。
句柄类和协议类分离了接口与实现，从而降低了文件间的依赖性，当一定程度上有时间和空间上的消耗。对于一个程序转变为产品时，要用具体的类来取代句柄类和协议类。