C++中的PImpl成语示例

对头文件进行更改时，包括它的所有源都需要重新编译。在大型项目和库中，由于即使对实现进行了很小的更改，每个人都必须等待一段时间才能编译代码，这可能会导致构建时间问题。解决此问题的一种方法是使用PImpl Idiom ，它将实现隐藏在标头中，并包括一个可立即编译的接口文件。

PImpl成语(实现的指针)是一种用于将实现与接口分离的技术。它通过将私有数据成员移到单独的类中并通过不透明指针访问它们，最大程度地减少了标头暴露，并帮助程序员减少了构建依赖性。

实施方法：

1. 创建一个单独的类(或struct)以实现
2. 将所有私有成员从头到该类。
3. 在头文件中定义一个实现类(Impl)。
4. 在头文件中，创建指向实现类的前向声明(指针) 。
5. 定义一个析构函数和一个复制/赋值运算符。

显式声明析构函数的原因是，在编译时，智能指针( std :: unique_ptr )检查类型定义中是否存在可见的析构函数，如果仅向前声明，则会引发编译错误。

使用智能指针是一种更好的方法，因为指针可以控制PImpl的生命周期。

例子：

头文件中包含的类定义是该类的公共接口。

我们定义唯一的指针而不是原始的指针，因为接口类型的对象负责对象的生命周期。

由于std :: unique_ptr是完整类型，因此需要用户声明的析构函数和复制/赋值运算符才能使实现类完整。

从用户的角度来看，简单的方法是透明的。在内部，对IMPLementation结构所做的更改仅影响包含它的文件(User.cpp) 。这意味着用户无需重新编译即可应用这些更改。

Header file

/* |INTERFACE| User.h file */
  
#pragma once
#include  // PImpl
#include 
using namespace std;
  
class User {
public:
    // Constructor and Destructors
  
    ~User();
    User(string name);
  
    // Asssignment Operator and Copy Constructor
  
    User(const User& other);
    User& operator=(User rhs);
  
    // Getter
    int getSalary();
  
    // Setter
    void setSalary(int);
  
private:
    // Internal implementation class
    class Impl;
  
    // Pointer to the internal implementation
    unique_ptr pimpl;
};

Implementation file

/* |IMPLEMENTATION| User.cpp file */
  
#include "User.h"
#include 
using namespace std;
  
struct User::Impl {
  
    Impl(string name)
        : name(name){};
  
    ~Impl();
  
    void welcomeMessage()
    {
        cout << "Welcome, "
             << name << endl;
    }
  
    string name;
    int salary = -1;
};
  
// Constructor connected with our Impl structure
User::User(string name)
    : pimpl(new Impl(name))
{
    pimpl->welcomeMessage();
}
  
// Default Constructor
User::~User() = default;
  
// Assignment operator and Copy constructor
  
User::User(const User& other)
    : pimpl(new Impl(*other.pimpl))
{
}
  
User& User::operator=(User rhs)
{
    swap(pimpl, rhs.pimpl);
    return *this;
}
  
// Getter and setter
int User::getSalary()
{
    return pimpl->salary;
}
  
void User::setSalary(int salary)
{
    pimpl->salary = salary;
    cout << "Salary set to "
         << salary << endl;
}

PImpl的优点：

• 二进制兼容性：二进制接口独立于私有字段。对实现进行更改不会使相关代码停滞不前。
• 编译时间：由于只需要重建实现文件而不是每个客户端都重新编译其文件，因此编译时间减少了。
• 数据隐藏：可以轻松隐藏某些内部细节，例如实现技术和用于实现公共接口的其他库。

  PImpl的缺点：

• 内存管理：由于分配的内存多于默认结构，因此内存使用量可能增加，这对于嵌入式软件开发至关重要。
• 维护工作：由于为了使用pimpl和附加的指针间接调用而增加了类，因此维护变得更加复杂(只能通过指针/引用使用接口) 。
• 继承：尽管类PImpl可以继承隐藏的实现。

  参考： https ： //en.cppreference.com/w/cpp/language/pimpl

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