《Effective C++》读书笔记之item31：将文件间的编译依存关系降至最低

1.如果一个源文件以头文件的形式包含了其他文件，则它们之间便形成了一种“编译依存关系”；一旦被包含的文件（或这些文件包含的其他文件）被修改，则每一个包含该源文件的其他文件都必须重新编译。

以“前置声明”代替“头文件包含”似乎是一个好办法，但是会遇到一些问题：

• 对诸如string这样的头文件而言，正确的前置声明比较复杂，因为会涉及模板（string是个typedef而非类）。事实上，前置声明标准库并没有必要，直接包含这些文件并不会造成太大的编译依赖性问题。
• 在编译期间，编译器必须知道对象的大小，从而必须访问它的定义式，从而使得该类必须列出实现细节。

2.支持“编译依存性最小化”的一般构想是：依赖于声明式，而非定义式。基本做法是：

• 如果使用对象的引用或者指针可以完成任务，就不要使用对象本身。
• 如果能够，尽量以类的声明式替换类的定义式：如果声明一个函数需要用到某个类（作为返回值类型或参数类型）时，并不需要它的定义式（虽然传值方式效率低下）。如果能够将“提供类的定义式”（通过#include完成）的必要性从“函数声明所在”的头文件转移到“内含函数调用”的客户文件，便可去除“并非真正必要的类型定义”与客户端之间的编译依存性去除掉。
• 为声明式和定义式提供不同的头文件：为促进严守上述准则，需要定义两个头文件：一个用于声明式，一个用于定义式。如下：

#include "datefwd.h"//该头文件内声明但未定义Date类，这样就不需要做前置声明了Date today();void clearAppointments(Date d);

类似datefwd的命名方式取自STL中的<iosfwd>。这同时说明本条款同样适用于模板类（这可能需要构建环境的支持）。

注：C++中提供关键字export允许模板声明式和定义式分别处于不同的文件中，但是支持的编译器很少。

3.基于此构想的两个手段是使用Handle class和Inferface class。

4.代码优化过程：比如以下项目，包含的头文件中具有完整的定义式：

#include <string>#include "date.h"#include "address.h"class Person{public:Person(const std::string& name, const Date& birthday, const Address& addr);std::string name() const;std::string birthday() const;std::string address() const;...private:std::string theName;Date theBirthDate;Address theAddress;};

这样编译依赖关系就十分紧密。一种思路是用前置声明方法：

namespace std{class string;//string是个typedef:basic_string<char>，该前置声明并不正确，事实上对STL中的类做前置声明也没有必要，直接包含就可以了}class Date;class Address;class Person{...};

可以使用pimpl idiom（以指针指向实现）方式加以改进，可以使“接口与实现相分离”：

#include <string>#include <memory>//STL不应当用于前置声明。此声明用于智能指针class PersonImpl;//Person的实现类的前置声明class Date;class Address;class Person{public:Person(const std::string& name, const Date& birthday, const Address& addr);std::string name() const;std::string birtyday() const;std::string address() const;...private:std::tr1::shared_ptr<PersonImpl> pImpl;//智能指针指向实现物

这样的Person类称为handle class（句柄类？），它有两种使用方法：

（1）将所有函数转交给相应的实现类并由后者完成实际工作，如下：

#include "Person.h"//实现Person类，因此必须包含定义式#include "PersonImpl.h"//同时包含PersonImpl的定义式，否则无法调用其成员函数。//注意：两个类具有完全相同的成员函数，接口完全相同Person::Person(const std::string& name, const Date& birthday, const Address& addr): pImpl(new PersonImpl(name, birthday, addr))//调用PersonImpl的构造函数{}std::string Person::name() const{return pImpl->name();}

（2）使handle class成为一种特殊的抽象基类，即接口类，这种类的目的是描述派生类的接口，通常不含有成员变量，也没有构造函数，只有一个虚析构函数以及一组纯虚函数，用来描述整个接口。可以将Person类写成这种接口类：

class Person{public:virtual ~Person();virtual std::string name() const = 0;virtual std::string birtyday() const = 0;virtual std::string address() const = 0;...static std::tr1::shared_ptr<Person> create(const std::string& name, const Date& birthday, const Address& addr);//返回指针指向一个动态分配的Person“对象”};

除非接口类的接口被修改，否则不需要重新编译。使用接口类时用引用或指针编写程序，通常的手段是使用工厂函数或虚构造函数，返回指向该类型的指针（或更为可取的智能指针）。

std::tr1::shared_ptr<Person> pp(Person::create(name, dateOfBirth, address));//创建对象。注意静态函数的用法

注意支持该接口的派生类必须定义出来，否则没有构造函数可以被调用，也就没有真正的对象产生了。

5.实现接口类的两个最常见机制：

• 从接口类继承接口，然后实现这些接口。
• 多重继承。