34.將文件間的編譯依賴性降到最低。
對於一個大型程序,其結構是錯綜複雜的,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。這裏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,我這裏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,將其轉換爲兩個類,一個類爲接口類,供用戶程序調用,一個類爲實現類,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,因爲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。這樣的類稱爲句柄類或信封類。而指向的實現類稱爲 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爲函數,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,纔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。
//這裏也是對於接口的實現,修改這裏的數據,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。另外一種方法成爲協議類,即是這個類成爲特殊類型的抽象基類。協議類只是爲派生類確定接口,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。這種函數一般稱爲工廠函數,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,所以一般將它聲明爲協議類的靜態成員。若重新聲明一個ClassD,完成之前的功能,,但是爲一個協議類,有:
ClassD.h:
//這個爲協議類
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);//這裏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。這裏:先從協議類中繼承接口規範,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<<dd->getD()<<endl;
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。對於一個程序轉變爲產品時,要用具體的類來取代句柄類和協議類。