C++的句柄类思想

C + +中的存取控制允许将实现与接口部分分开，但实现的隐藏是不完全的。编译器必须知道一个对象的所有部分的声明，以便创建和管理它。我们可以想象一种只需声明一个对象的公共接口部分的编程语言，而将私有的实现部分隐藏起来。但C + +在编译期间要尽可能多地做静态类型检查。这意味着尽早捕获错误，也意味着程序具有更高的效率。然而这对私有的实现部分来说带来两个影响：一是即使程序员不能轻易地访问实现部分，但他可以看到它；二是造成一些不必要的重复编译。
    有些项目不可让最终用户看到其实现部分。在所有这些情况下，就有必要把一个编译好的实际结构放在实现文件中，而不是让其暴露在头文件中。
    在我们的编程环境中，当一个文件被修改，或它所依赖的文件包含的头文件被修改时，项目负责人需要重复编译这些文件。这意味着无论何时程序员修改了一个类，无论是修改公共的接口部分，还是私有的实现部分，他都得再次编译包含头文件的所有文件。对于一个大的项目而言，在开发初期这可能非常难以处理，因为实现部分可能需要经常改动；如果这个项目非常大，用于编译的时间过多就可能妨碍项目的完成。解决这个问题的技术有时叫句柄类（handle classes）或叫“Cheshire Cat”[ 1 ]。有关实现的任何东西都消失了，只剩一个单一的指针“ s m i l e”。该指针指向一个结构，该结构的定义与其所有的成员函数的定义一样出现在实现文件中。这样，只要接口部分不改变，头文件就不需变动。而实现部分可以按需要任意更动，完成后只要对实现文件进行重新编译，然后再连接到项目中。这里有个说明这一技术的简单例子。头文件中只包含公共的接口和一个简单的没有完全指定的类指针。
    // Handle.h -- handle classes
    #ifndef HANDLE_H_
    #define HANDLE_H_
    class handle{
         structcheshire;    //Class declaration only
         cheshire* smile;
    public:
         void initialize();
         void cleanup();
         int read();
         void change(int);
    };
    #endif //HANDLE_H_
    这是所有客户程序员都能看到的。这行
struct cheshire;
是一个没有完全指定的类型说明或类声明（一个类的定义包含类的主体）。它告诉编译器，cheshire 是一个结构的名字，但没有提供有关该结构的任何东西。这对产生一个指向结构的指针来说已经足够了。但我们在提供一个结构的主体部分之前不能创建一个对象。在这种技术里，包含具体实现的结构主体被隐藏在实现文件中。
//:HANDLE.CPP -- handle implementation
#include "..\2\handle.h"
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
//Define handle's implementation:
struct handle::cheshire{
int i;
};
void handle::initialize()
{
smile = (cheshire*)malloc(sizeof(cheshire));
assert(smile);
smile->i = 0;
}
void handle::cleanup(){
free(smile);
}
int handle::read(){
return smile->i;
}
void handle::change(int x){
smile->i = x;
}
cheshire 是一个嵌套结构，所以它必须用范围分解符定义
struct handle::cheshire{};
    在handle : :initialize()中，为cheshire struct分配存储空间[ 1 ]，在handle : : cleanup()中这些空间被释放。这些内存被用来代替类的所有私有部分。当编译HANDLE.CPP时，这个结构的定义被隐
藏在目标文件中，没有人能看到它。如果改变了cheshire的组成，唯一要重新编译的是HANDLE.CPP，因为头文件并没有改动。
    句柄（handle）的使用就像任何类的使用一样，包含头文件、创建对象、发送信息。
    
//:USEHANDLE.CPP -- use the handle class
#include "..\2\handle.h"

main(){
    handle u;
    u.initialize();
    u.read();
    u.change(1);
    u.cleanup();
}
    程序员唯一能存取的就是公共的接口部分，因此只是修改了在实现中的部分，这些文件就不须重新编译。

    在C++中，存取控制并不是面向对象的特征，但它为类的创建者提供了很有价值的访问控制。类的用户可以清楚地看到，什么可以用，什么应该忽略。更加重要的是它保重了类的用户不会依赖任何类的实现细节。这样，我们就能更改类的实现部分，没有人会因此而受到影响，因为他们并不能访问类的这一部分。

转自：http://hi.baidu.com/elliott_hdu/blog/item/a6f836d378f86bd9a9ec9a99.html