C++之善用PIMPL技巧

PIMPL(Pointer to Implementation)这个手法可以解決/改善C++编码时常碰到的2大问题。
1.class增加private/protected成员时，使用此class的相关 .cpp(s) 需要重新编译。

2.定义冲突与跨平台编译

Q1.class增加private/protected成员时，使用此class的相关 .cpp(s) 需要重新编译

假设我们有一个A.h(class A)，並且有A/B/C/D 4個.cpp引用他，他们的关系如下图：

如果A class增加了private/protected成员，A/B/C/D .cpp全部都要重新编译。因为make是用文件的时间戳记录来判断是否要从新编译，当make发现A.h比A/B/C/D .cpp4个文件新时，就会通知compiler重新编译他们，就算你的C++ compiler非常聪明，知道B/C/D文件只能存取A class public成员，make还是要通知compiler起来检查。三个文件也许还好，那五十个，一百个呢？
解決方法：

//a.h#ifndef A_H#define A_H #include <memory> class A{public:    A();    ~A();         void doSomething();     private:          struct Impl;      std::auto_ptr<impl> m_impl;}; #endif

有一定C++基础的人都知道，使用前置声明(forward declaration)可以减少编译依赖，这个技巧告诉compile指向 class/struct的指针，而不用暴露struct/class的实现。在这里我们把原本的private成员封裝到struct A::Impl里，用一个不透明的指针(m_impl)指向他，auto_ptr是个smart pointer(from STL)，会在A class object销毁时连带将资源销毁还给系统。
a.cpp 如下：

//a.cpp#include <stdio.h>#include "a.h" struct A::Impl{    int m_count;    Impl();    ~Impl();    void doPrivateThing();};   A::Impl::Impl():    m_count(0){} A::Impl::~Impl(){}           void A::Impl::doPrivateThing(){    printf("count = %d\n", ++m_count);}     A::A():m_impl(new Impl){}       A::~A(){}  void A::doSomething(){    m_impl->doPrivateThing();    }    

上面我们可以看到A private数据成员和成员函数全部被封裝到struct A::Impl里，如此一来无论private成员如何改变都只会重新编译A.cpp，而不会影响B/C/D.cpp，当然有时会有例外，不过大部分情况下还是能节约大量编译时间，项目越大越明显。

Q2.定义冲突与跨平台编译
如果你运气很好公司配給你8 cores CPU、SSD、32G DDRAM，会觉得PIMPL是多此一举。
但定定义冲突与跨平台编译问题不是电脑牛叉能够解決的，举个例子，你想在Windows上使用framework(例如 Qt)不具备的功能，你大概会这样做：

//foo.h#ifndef FOO_H#define FOO_H #include <windows.h> class Foo{ public:    Foo();    ~Foo();    void doSomething();     private:    HANDLE m_handle;     }; #endif

Foo private数据成员: m_handle和系统相关，某天你想把Foo移植到Linux，应为Linux是用int来作为file descriptor，为了与Windows相区分，最直接的方法是用宏：

//foo.h#ifndef FOO_H#define FOO_H #ifdef _WIN32#include <windows.h>#else#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#endif class Foo{ public:    Foo();    ~Foo();    void doSomething();     private: #ifdef _WIN32        HANDLE m_handle;#else    int m_handle;#endif         }; #endif

这样做会有什么问题？
1.windows.h是个巨大的header file，有可能会增加引用此header file的其他.cpp(s)编译时间，而实际上这些.cpp並不需要windows.h里面的内容。
2.windows.h会与framework冲突，虽然大部分的framework极力避免发生这种事情，但往往项目变得越来越大后常常出现这类编译错误，(Linux也可能发生)。
3.对于Linux用户，Windows那些header file是多余的，对于Windows用户Linux header files是多余的，沒必要也不该知道这些细节。

原文链接：http://goodspeedlee.blogspot.jp/2016/01/c-pimpl.html