## 条款31：将文件间的编译依存关系降至最低 Minimize compilation dependencies between files. ### 编译依存 编译依存（compilation dependency）指一个类的编译依赖于其他的头文件。例如： ```cpp #include <string> #include "date.h" #include "address.h" // 需要引入其他头文件 class Person { public: Person(const std::string& name, const Date& birthday, const Address& addr); std::string name() const; std::string birthDate() const; std::string address() const; ... private: std::string theName; Date theBirthDate; Address theAddress; // 实现细目 }; ``` ### 前置声明的问题 C++ 之所以坚持将 class 的实现细目置于 class 的定义式中，主要考虑到两个问题： * 对于标准头文件而言，它们不会成为编译瓶颈； * 对于自定义类型，编译器需要在编译期间知道对象的大小； ### Handle classes 为了解决编译依存，可以使用 handle classes 的实现方式，”将对象实现细目隐藏于一个指针背后“： ```cpp class Person { public: Person(const std::string& name, const Date& birthday, const Address& addr); std::string name() const; std::string birthDate() const; std::string address() const; ... private: std::tr1::shared_ptr<PersonImpl> pImpl; }; ``` 这个分离的关键在于以”声明的依存性“替换”定义的依存性“。 设计策略： * 如果使用 object references 或 object pointers 可以完成任务，就不要使用 objects； * 如果能够，尽量以 class 声明式替换 class 定义式； ```cpp class Date; // class 声明式 void clearAppointments(Date d); // Date 定义式 ``` pass-by-value 会引入”非必要的编译依存关系“，因为编译器需要知道类型的大小。 * 为声明式和定义式提供不同的头文件，只含声明式的头文件命名为”xxfwd.h"，命名方式取自 C++ 标准库头文件； ### Interface classes 实现一个特殊的抽象基类（abstract base class），它通常不带成员变量，也没有构造函数，只有一个 virtual 析构函数和一组 pure virtual 函数，用来叙述整个接口。 这个 class 的客户必须以 pointers 和 references 来撰写应用程序，而 Interface class 应该提供一种办法为这种 class 创建对象，通常是通过工厂函数或 virtual 构造函数来具现化对应的 derived class。 ```cpp class Person { // virtual base class public: virtual ~Person(); virtual std::string name() const = 0; virtual std::string birthDate() const = 0; virtual std::string address() const = 0; ... }; class RealPerson: public Person { // derived class public: RealPerson(const std::string& name, const Date& birthday, const Address& addr); virtual ~Person(); std::string name() const; std::string birthDate() const; std::string address() const; private: std::string theName; Date theBirthDay; Address theAddress; }; // factory function std::tr1::shared_ptr<Person> Person::create(const std::string& name, const Date& birthDate, const Address& addr) { return std::tr1::shared)ptr<Person>(new RealPerson(name, birthDate, addr)); } ``` ### Handle classes & Interface classes * handle class：成员函数必须通过 implementation pointer 取得对象数据； * 空间：需要消耗一个 implementation pointer 的大小，一个动态分配的 implementation object 大小； * 时间：动态申请和释放内存的时间开销，每次访问的指针取址跳转； * 安全：需要面对内存分配的 bad\_alloc 异常； * interface class：每个函数都是 virtual； * 空间：派生对象必须内含一个 vptr； * 时间：每次调用需要付出一次间接跳跃（indirect jump）；