驗C++中接口與實現分離的技術

2019-11-17 05:18:26

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　　在用C++寫要導出類的庫時，我們經常只想暴露接口，而隱藏類的實現細節。也就是說我們提供的頭文件里只提供要暴露的公共成員函數的聲明，類的其他所有信息都不會在這個頭文件里面顯示出來。這個時候就要用到接口與實現分離的技術。

　　下面用一個最簡單的例子來說明。

　　類ClxEXP是我們要導出的類，其中有一個私有成員變量是ClxTest類的對象，各個文件內容如下：

　　lxTest.h文件內容：

class ClxTest
{
　public:
　　ClxTest();
　　virtual ~ClxTest();
　　void DoSomething();
};
　　lxTest.cpp文件內容：

#include "lxTest.h"

#include <iostream>
using namespace std;

ClxTest::ClxTest()
{}

ClxTest::~ClxTest()
{}

void ClxTest::DoSomething()
{
　cout << "Do something in class ClxTest!" << endl;
}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
　　lxExp.h文件內容：

#include "lxTest.h"

class ClxExp
{
　public:
　　ClxExp();
　　virtual ~ClxExp();
　　void DoSomething();
　PRivate:
　　ClxTest m_lxTest;
　　void lxTest();
};
　　lxExp.cpp文件內容：

#include "lxExp.h"

ClxExp::ClxExp()
{}

ClxExp::~ClxExp()
{}

// 其實該方法在這里并沒有必要，我這樣只是為了說明調用關系
void ClxExp::lxTest()
{
　m_lxTest.DoSomething();
}

void ClxExp::DoSomething()
{
　lxTest();
}
　　為了讓用戶能使用我們的類ClxExp，我們必須提供lxExp.h文件，這樣類ClxExp的私有成員也暴露給用戶了。而且，僅僅提供lxExp.h文件是不夠的，因為lxExp.h文件include了lxTest.h文件，在這種情況下，我們還要提供lxTest.h文件。那樣ClxExp類的實現細節就全暴露給用戶了。另外，當我們對類ClxTest做了修改（如添加或刪除一些成員變量或方法）時，我們還要給用戶更新lxTest.h文件，而這個文件是跟接口無關的。假如類ClxExp里面有很多像m_lxTest那樣的對象的話，我們就要給用戶提供N個像lxTest.h那樣的頭文件，而且其中任何一個類有改動，我們都要給用戶更新頭文件。還有一點就是用戶在這種情況下必須進行重新編譯！

　　上面是非常小的一個例子，重新編譯的時間可以忽略不計。但是，假如類ClxExp被用戶大量使用的話，那么在一個大項目中，重新編譯的時候我們就有時間可以去喝杯咖啡什么的了。當然上面的種種情況不是我們想看到的！你也可以想像一下用戶在自己程序不用改動的情況下要不停的更新頭文件和編譯時，他們心里會罵些什么。其實對用戶來說，他們只關心類ClxExp的接口DoSomething()方法。那我們怎么才能只暴露類ClxExp的DoSomething()方法而不又產生上面所說的那些問題呢？答案就是－－接口與實現的分離。我可以讓類ClxExp定義接口，而把實現放在另外一個類里面。下面是具體的方法：

　　首先，添加一個實現類ClxImplement來實現ClxExp的所有功能。注重：類ClxImplement有著跟類ClxExp一樣的公有成員函數，因為他們的接口要完全一致。

　　lxImplement.h文件內容：

#include "lxTest.h"

class ClxImplement
{
　public:
　　ClxImplement();
　　virtual ~ClxImplement();

　　void DoSomething();
　
　private:
　　ClxTest m_lxTest;
　　void lxTest();
};
　　lxImplement.cpp文件內容：

#include "lxImplement.h"

ClxImplement::ClxImplement()
{}

ClxImplement::~ClxImplement()
{}

void ClxImplement::lxTest()
{
　m_lxTest.DoSomething();
}

void ClxImplement::DoSomething()
{
　lxTest();
}
　　然后，修改類ClxExp。

　　修改后的lxExp.h文件內容：

// 前置聲明
class ClxImplement;

class ClxExp
{
　public:
　　ClxExp();
　　virtual ~ClxExp();
　　void DoSomething();
　private:
　　// 聲明一個類ClxImplement的指針，不需要知道類ClxImplement的定義
　　ClxImplement *m_pImpl;
};
　　修改后的lxExp.cpp文件內容：

// 在這里包含類ClxImplement的定義頭文件
#include "lxImplement.h"

ClxExp::ClxExp()
{
　m_pImpl = new ClxImplement;
}

ClxExp::~ClxExp()
{
　delete m_pImpl;
}

void ClxExp::DoSomething()
{
　m_pImpl->DoSomething();
}
　　通過上面的方法就實現了類ClxExp的接口與實現的分離。請注重兩個文件中的注釋。類ClxExp里面聲明的只是接口而已，而真正的實現細節被隱藏到了類ClxImplement里面。為了能在類ClxExp中使用類ClxImplement而不include頭文件lxImplement.h，就必須有前置聲明class ClxImplement，而且只能使用指向類ClxImplement對象的指針，否則就不能通過編譯。

　　在發布庫文件的時候，我們只需給用戶提供一個頭文件lxExp.h就行了，不會暴露類ClxExp的任何實現細節。而且我們對類ClxTest的任何改動，都不需要再給用戶更新頭文件（當然，庫文件是要更新的，但是這種情況下用戶也不用重新編譯！）。這樣做還有一個好處就是，可以在分析階段由系統分析員或者高級程序員來先把類的接口定義好，甚至可以把接口代碼寫好（例如上面修改后的lxExp.h文件和lxExp.cpp文件），而把類的具體實現交給其他程序員開發。

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